Мініфабрика у Львівській політехніці: як українські хіміки роблять гідрогелеві пов’язки для військових

Через повномасштабне вторгнення Росії в Україну тисячі військових і цивільних отримали важкі поранення та опіки. Саме 24 лютого 2022 року підштовхнуло команду хіміків з Інституту хімії та хімічних технологій Львівської політехніки швидко втілити в життя власну розробку, над якою працювали багато років, — гідрогелеві пов’язки для загоєння опіків та важких ран. «Куншт» поспілкувався із професором, доктором хімічних наук Володимиром Самариком, який розповів, що таке гідрогель, чим гідрогелеві пов’язки кращі за традиційні марлеві бинти, як і де науковці налагодили виробництво та як вдається закривати потреби військових медиків.

Що таке гідрогелева пов’язка і які її переваги?

У 1970-х роках лікарі помітили, що так зване «вологе загоювання ран» пришвидшує процес відновлення тканин. Це вперше довів американський науковець Джордж Вінтер, який порівнював швидкість загоєння ран у свиней двох груп: із сухими та постійно зволоженими пов’язками на ранах². 

Реалізувати вологе заживлення можна по-різному, але найпростіше використовувати гідрогелеві пов’язки. 

Гідрогель — це схожа на желе речовина, що складається із полімерних речовин — довгих молекул-ланцюжків, що утримують воду й надають їй тривимірної структури. Вміст води може коливатися від 50% до 95%. Така волога пов’язка зберігає водний баланс рани, перешкоджаючи її пересиханню. Тобто забезпечується загоєння тканин без формування струпу. Гідрогель також краще, ніж ватно-марлева повʼязка, підтримує сталу температуру, що разом із високою вологістю допомагає створити оптимальні умови для активації тих клітин шкіри, які відповідають за загоєння рани. Їх називають фібробластами.

Ба більше, для захисту рани від механічних пошкоджень використовують різні типи пов’язок, які періодично потрібно змінювати. Наприклад, якщо використовувати вату чи марлю, вони присихатимуть до рани, і при перев’язці їх треба буде віддирати. Це спричинить додаткове пошкодження та біль. Гідрогелеві пов’язки дозволяють цього уникнути, і перев’язки проходять безболісно та комфортно. 

Крім того, гідрогель може містити у собі лікарський препарат, забезпечуючи його дозоване надходження у рану протягом якогось часу. Гідрогель також прозорий: якщо пов’язка не потьмянішала під час використання, крізь неї можна слідкувати за станом рани та процесом загоєння. Це дозволяє робити перев’язки рідше, менше турбуючи пораненого та знімаючи навантаження з медичного персоналу.

Гідрогелеві повʼязки невеликого розміру (площею у кілька дециметрів) зазвичай складаються лише з гідрогелю. Гідрогелі більшого розміру можуть накладати на тканинну основу, аби повʼязка краще тримала форму³.

Які типи поранень можна лікувати гідрогелевими пов’язками?

Ми розпочинали наші дослідження ще кілька років тому і розробляли ці пов’язки як протиопікові та засоби для лікування важкозагоюваних ран: 

— трофічних — таких, які виникли у разі порушення кровообігу та важко загоюються;
— діабетичної стопи — виразок на нижніх кінцівках людей із діабетом, що виникли унаслідок пошкодження судин; 
— пролежнів — ран, що утворюються на місці тривалого контакту виступів тіла лежачої людини та постелі. Вони також є результатом порушення кровообігу в тканинах та важко загоюються.Між іншим, такі пов’язки навіть краще застосовувати для запобігання пролежнів.

До повномасштабного вторгнення ми виробляли їх невеликими дослідними партіями для лікування післяопераційних та опікових ран. Тепер від військових медиків отримуємо відгуки, що наші пов’язки добре діють і при опіках фосфоровмісними запалами, які важче загоюються. Річ у тім, що білий фосфор добре розчиняється у підшкірному жирі, швидко проникаючи у підшкірну речовину та кров. Це призводить не лише до важкого опіку, а й до відмирання прилеглих тканин, руйнування клітин крові, а у великих дозах — порушення роботи одночасно кількох органів і систем¹.

Їх також можна застосовувати при вогнепальних пораненнях, рваних ранах, коли пошкоджена велика площа шкіри, післяопераційних ранах. Наприклад, наші спостереження свідчать, що використання гідрогелевих пов’язок у середньому на 30%, а часом і на 50% пришвидшувала загоєння післяопераційних швів. 

Утім гідрогелева пов’язка — не панацея. Це не значить, що разом із нею не потрібно використовувати необхідні ліки. Пов’язка зроблена лише із біоактивного полімеру — альгінату натрію, — який є нетоксичним та біосумісним. Для знезараження рани та її кращого загоєння необхідно додатково застосовувати спеціальні препарати⁴. 

До яких ран їх застосовувати не варто?

Їх не можна використовувати на ранах, що кровоточать. Це рани з критичною крововтратою. Для цього необхідно використовувати спеціалізовані гемостатичні пов’язки. Гемостатики пришвидшують утворення згустку крові, який фізично блокує отвір у пошкодженій судині, припиняючи кровотечу. Гідрогелеві альгінатні пов’язки не мають гемостатичних властивостей необхідною мірою.

Як вдалося налагодити власне виробництво?

Ми багато років працювали над цією розробкою. Навіть впровадили в виробництво дещо іншу технологію на одному з українських підприємств, які також виготовляють гідрогелеві пов’язки й надсилають на фронт. 

Кілька років тому ми вже завершили цю нову розробку гідрогелевих  пов’язок й мали бажання реалізувати її технологічно. У 2021 році Університет нам виділив кошти й приміщення, а на початок 2022 року ми мали більш-менш обладнані та устатковані приміщення для пілотної установки. Після 24 лютого нас попросили налагодити виробництво для фронту. Як зараз пам’ятаю, наша перша партія була готова 8 березня 2022 року. 

Як ви поширюєте вашу продукцію?

Ми нічого не продаємо, а роздаємо безкоштовно. Ми не підприємство, а лабораторія у Львівській політехніці, тому не можемо, і не маємо особливого бажання продавати. Відправляємо через благодійні організації, волонтерів, або самостійно надсилаємо Новою поштою напряму у військові частини, клініки, військові шпиталі. Благодійні організації сплачують наші рахунки за реагенти. Формально ми виготовляємо дослідно-промислові партії гідрогелевих виробів медичного призначення для проведення клінічних випробовувань і маркетингових заходів в межах п’ятирічної державної програми зі створення вітчизняного виробництва гідрогелевих засобів медичного призначення.

Як ви дізнаєтеся, куди необхідно надсилати продукцію?

Коли ми тільки запустилися у лютому 2022, то самостійно обдзвонювали лікарні й розповідали, що маємо специфічні пов’язки та для чого вони необхідні. Тепер нас знають і звертаються самостійно. На початку на складі продукція затримувалась, зараз ми практично одразу відвантажуємо споживачам все, що встигаємо виробити. 

Як ви моніторите потреби медичних закладів?

Ми розуміємо, що військовим лікарям зараз не до звітів та паперів, вони важко працюють. Тому коли з’являється можливість поспілкуватися, ми намагаємося збирати відгуки. Наприклад, саме так ми зрозуміли, що для великих ран розміру пов’язки 10х10 см недостатньо, тому дещо вдосконалили технологію і зараз робимо пов’язки 18х20 см або 15х20 см. Для кінцівок ми почали робити пов’язку у вигляді бинта – 10х50 см. За відгуками, так легше їх використовувати. 

Як ви робите бинт: накладаєте гідрогель на якусь основу?

Якось нам прислали фото обгорілого пацієнта, який був увесь обв’язаний маленькими клаптиками наших гідрогелів. Вони абияк були поприв’язуваними до тіла людини. Це наштовхнуло нас на думку зробити покривало великої площі аби вкривати людину із великою кількістю опіків. Утім гідрогель — це такий собі холодець товщиною до 3 мм, і зроблене із нього покривало одразу порветься. Тому ми спробували армувати такі ковдри, тобто «посадити» гель на тканинну основу, аби надати йому додаткової механічної міцності.

Крім того, зараз багато людей з обгорілим обличчям. Під час евакуації з ураженої броньованої техніки, що загорілась, дуже часто бійці отримують опіки лиця. Тому нас попросили робити гідрогелеві маски для надання невідкладної допомоги при опіках лиця. Дуже швидко стало зрозуміло, що просто гідрогелевими (як пов’язками чи бинтами) масками оперувати в польових умовах заважко через малу міцність. Для зручності використання ми почали їх також армувати, що надало їм необхідної міцності, і стало значно зручніше їх використовувати. 

Чи будуть гідрогелеві пов’язки актуальними у мирний час? 

Більшість гідрогелевих пов’язок нами та іншими дослідниками розробляються для використання в мирний час. Покривала і маски також будуть корисними й в мирний час. Наприклад, для лікування співробітників ДСНС. В аптеках такі вироби не буде сенсу продавати, тому ми сподіваємося, що після війни опікові відділення звернуться до нас напряму, аби налагодити постачання. 

Чи плануєте ви комерціалізувати проєкт у мирний час?

Максимальна потужність нашого обладнання — 20 тисяч пов’язок на місяць. Це дуже мало, щоб робити їх на продаж. Тому найліпший для нас варіант — це якщо з’явиться інвестор, забере технологію і вже самостійно вироблятиме. 

Чи є подібні пов’язки на ринку України?

Попри те, що вологе загоєння ран уже доволі впевнено використовується в країнах Західної Європи та Північної Америки, розвивається в Китаї та Індонезії, ринок України, слід вважати, лише формується. Дуже мало гідрогелевих пов’язок поширюється через мережу аптек, зокрема лікарняних аптек. Найбільше вони доступні через інтернет-магазини. Це стримує їх широке використання. Фактором, що стримує їхнє використання, є і ціна на вироби. Ціна найпростішої пов’язки для вологого загоєння ран, яку я б не назвав гідрогелевою, становила 110 грн за 1дм2.  Ціна за більш-менш якісну лікувальну гідрогелеву пов’язку могла доходити до 500–600 грн/дм2. Не переконаний, що такі ціни на імпортовані вироби при поширенні через інтернет-магазини сприяє значному поширенню вологого загоєння ран в нашій країні. 

Власне зусилля нашої наукової групи направлені на створення потужного вітчизняного виробника цих засобів, який забезпечить українців якісними й доступними виробами.

ТЕКСТ: Ілона Свєженцева

Джерела:

• 1.Стаття у Eplasty про опіки фосфорними бомбами, 2015.
• 2.Стаття у Nature про експерименти із сухими і вологими повʼязками на ранах.
• 3.Стаття у Life про гідрогелі.
• 4.Стаття В. Я. Самарика про гідрогелі на основі пектину.

ДЖЕРЕЛО:  https://kunsht.com.ua/