«Какие швы?! У нас не средневековье!» — такое часто можно услышать от врачей будущего в научно-фантастических фильмах и сериалах. И в самом деле, так зашивают раны уже не менее пяти тысяч лет, еще со времен Древнего Египта. Однако теперь профессор Хусам Хайк с отделения химической инженерии Техниона — Израильского технологического института — приблизил научную фантастику к реальности. Его лаборатории удалось создать умную бесшовную повязку, которая скрепляет рану, защищает ее от инфекции и постоянно посылает информацию о состоянии раны на компьютер лечащего врача. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.
Хирургическое вмешательство по сути своей всегда травматично, и зашивание раны — это тоже инвазивная процедура, которая повреждает окружающие здоровые ткани. Некоторые швы «рассасываются» по мере заживления раны, другие надо снимать вручную. Рану также надо перевязать, а потом медикам приходится менять повязку, чтобы проконтролировать процесс заживления и не пропустить патологий, таких, как опухание, покраснение и жар. Эта процедура неизбежна, болезненна для пациента и мешает заживлению. При этом инфекция часто обнаруживается поздно, так как ее видимые признаки появляются не сразу, да и между осмотрами тоже проходит время. Даже развитых странах, где имеются хорошие санитарные условия, около 20% пациентов страдают от послеоперационных инфекций, нуждаясь в дополнительном лечении и увеличении срока выздоровления. В развивающихся странах эти данные намного хуже.
По новому методу профессора Хайка, перед началом хирургической процедуры на место запланированного разреза будет наложена повязка, которая очень похожа на умный лейкопластырь. Разрез будет сделан через нее, после операции два конца раны будут сведены вместе, и в течение трех секунд повязка вновь соединится, удерживая рану закрытой, как на швах. С этого момента повязка будет постоянно контролировать рану, отслеживать процесс заживления, проверять наличие признаков инфекции, таких как изменения температуры, pH и уровня глюкозы, и посылать информацию на смартфоны или другие устройства медицинского персонала. Повязка также сама выделяет антибиотики на область раны, предотвращая инфицирование.
По словам проф. Хайка. идея новой разработки действительно пришла ему в голову, когда однажды поздно вечером он с детьми смотрел фильм о футуристической робототехнике. Первая публикация о самовосстанавливающемся датчике появилась в 2015 году . В то время датчику потребовалось почти 24 часа, чтобы вернуть себя в исходное состояние. К 2020 году датчики уже восстанавливались менее чем за минуту, но, хотя у них уже был ряд практических применений, они еще не были биосовместимы — не могли вступать в контакт с кожей и кровью. Следующим шагом было создание полимера, который был бы одновременно биосовместимым и самовосстанавливающимся, и его сделал доктор Нин Тан, постдокторант Техниона.
Новый полимер имеет структуру, напоминающую молекулярную застежку-молнию, сделанную из серы и азота: скальпель хирурга открывает ее, а затем, когда ее края соединяют под давлением, она вновь закрывается и крепко держится. Интегрированные углеродные нанотрубки обеспечивают электропроводность и интеграцию матрицы датчиков. В проведенных исследователями экспериментах раны, закрытые «умной» повязкой, заживали так же быстро, как и закрытые швами, при этом уровень инфицирования заметно снижался.
По словам проф. Хайка, «речь идет о новом подходе к лечению ран. Мы внедряем достижения четвертой промышленной революции — интеллектуальные взаимосвязанные устройства — в повседневное лечение пациентов».
Профессор Хайк является руководителем Лаборатории устройств на основе наноматериалов (LNBD) и деканом бакалавриата Техниона. Доктор Нин Тан был докторантом в лаборатории профессора Хайка и проводил это исследование в рамках своей стажировки. Сегодня он занимает пост доцента Шанхайского университета Цзяотун.