Применение полимеров в медицине, хирургии и фармакологии носит достаточно общинный характер. Очередным достижением в данном вопросе можно считать группу противоожоговых и ранозаживляющих препаратов, разработанных группой украинских ученых под маркой «МЕДИЦЕЛ».
Нарушение целостности покровов живого организма в зависимости от особенностей действия внешних факторов (температуры, механического воздействия и т.д.) влечет за собой образование ран, ожогов, обморожений, пролежней. При этом, традиционные методы лечения указанных поражений не дают желаемого результата, а иногда и, наоборот, затрудняют течение заживляющих процессов. Следует отметить, что над решением данной проблематики работают многие ученые и научно-исследовательские центры по всему миру. Активную работу в данном направлении ведут и ученые различных учреждений Академии наук Республики Украина, работающие над созданием материалов медицинского назначения. В частности, специалисты Института молекулярной биологии и генетики (ИМБГ) НАН Украины разработали целую серию гидрогелевых наноцелюлозних стерильных покрытий (ГНСП), получивших общее название — «МЕДИЦЕЛ», и предназначенных для оказания медицинской помощи в полевых и клинических условиях при повреждениях кожного покрова и ожогах II степени, а также для трансдермальной доставки лекарств и биологически активных препаратов.
Медицинские изделия ГНСП серии «МЕДИЦЕЛ» предствляют из себя мягкое нетканое влажное покрытие, состоящее из бактериальной наноцелюлозы и наполнителя, добавленного в матрицу наноцелюлозы (в зависимости от целевого назначения). ГНСП плотно покрывают раневую поверхность, предотвращая инфицирование, абсорбирует раневые выделения, поддерживает влажную среду в ране (что, в свою очередь, способствует заживлению), охлаждает и обезболивает раны и ожоги.
Основой изделий ГНСП серии «МЕДИЦЕЛ» является бактериальная наноцеллюлоза — натуральный гидрогель, синтезированный бактериями (например, микроорганизмами рода Komagataeibacter).
Нанофибрилярная структура бактериальной целлюлозы обуславливает большую удельную площадь ее поверхности и микропористую структуру. Это, в свою очередь, создает широкие возможности для ее модификации, а, следовательно, и получение различных композитных материалов со значительно лучшими характеристиками. В отличие от растительной целлюлозы бактериальная свободна от лигнина и гемицеллюлозы и, соответственно, достаточно чиста, нейтральна и биосовместима. Ее влажные пленки обладают высокой способностью удерживать воду (до 99%), высокой сорбционной способности к жидкостям, а также паро- и газопроницаемостью. Благодаря таким уникальным свойствам натуральную бактериальную целлюлозу считают чрезвычайно перспективным материалом для нужд медицинской отрасли, ведь она может применяться как перевязочный материал, временный заменитель кожи при лечении ран и ожогов, матрица для трансдермальных терапевтических систем и тому подобное. Основными ее преимуществами перед искусственными гидрогелями является биосовместимость и возможность контроля ее надмолекулярной структуры непосредственно в процессе культивирования бактерий, а потому и возможность предоставления медицинскими изделиям необходимой формы в процессе биосинтеза. Необходимо отметить и такое свойство бактериальной целлюлозы и ее производных, как биодеструктивнисть, то есть способность к саморазрушению под влиянием факторов окружающей среды (что очень важно для безопасной утилизации отработанных материалов). Кроме того, медицинские изделия на их основе значительно дешевле.
Слева — процесс биосинтеза натурального гидрогеля; в центре — полученный в результате синтеза слоистый материал с большой удельной площадью поверхности; справа — микропористая волокнистая структура бактериальной наноцеллюлозы (вид под электронным микроскопом).
Сама по себе бактериальная целлюлоза не характеризуется антимикробной активностью. Однако такого эффекта вполне можно достичь путем добавления антимикробных агентов — для предотвращения инфицирования свежих и для лечения хронических ран и ожогов. С этой целью в лаборатории микробной экологии ИМБГ НАН Украины создан новый полимерный материал — композит бактериальной наноцелюлозы с микроцидполигексаметиленгуанидингидрохлоридом, и разработана технология изготовления ГНСП так называемой серии «ИОНОЦЕЛ», предназначенные для покрытия асептических ран (как заменители кожи), а также для доставки лечебных препаратов при терапии инфицированных раневых поверхностей, ожогов, обморожений, пролежней. Изделиям серии «ИОНОЦЕЛ» свойственна антимикробная активность грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов (включая возбудителей внутрибольничных инфекций — грибов рода Candida) и препятствование образованию биопленок патогенами.
Наноцелюлозные гидрогели серии «ИОНОЦЕЛ» (вид материала под микроскопом атомной силы)
Специалисты данного академического научного учреждения получили и другие прототипы гидрогелевых раневых покрытий серии «МЕДИЦЕЛ» с такими действующими веществами, как аминокапроновая кислота, метисазон, шиконина и другие. Композиту «ИЗАЦЕЛ», разработанному на основе бактериальной целлюлозы и метисазона, будут присущи те же преимущества, что и Изатизону (притивирусному и противоопухолевому препарату), то есть он (Изатизон) заживляет старые раны, которые рискуют стать онкологическими новообразованиями. Кровоостанавливающее композиты «КАПРОЦЕЛ» создан для кровоточащих ран, а «ШИКОЦЕЛ» — для заживления ожогов, ран и язв.
Композиты «ИОНОЦЕЛ» и «КАПРОЦЕЛ» уже прошли доклинические испытания и готовятся к клиническим исследованиям.
Таким образом, гидрогелевые раневые покрытия обеспечивают восстановление поврежденных тканей в оптимальных условиях умеренно влажной среды, в которой ускоряется реэпителизация и снижается риск образования рубцов. Влажные гидрогели из наноцеллюлозы являются атравматическими и удаляются безболезненно — по сравнению с традиционными бинтами. В отличие от гидрогелей химического происхождения гидратированная наноцеллюлоза является окклюзионной, плотно прилегает к ранам со сложным рельефом. Гидрогелевые наноцеллюлозные стерильные покрытия обеспечивают противовоспалительное, кровоостанавливающее, анестезирующее действие для существенного ускорения заживления послеоперационных, ожоговых и других видов ран (в том числе при инфекционных раневых осложнениях). Эти материалы выполняют функцию искусственной кожи и обеспечивают доставку лекарств (в том числе трансдермальное, то есть через кожный покров) при лечении различных заболеваний кожи. Натуральные гидрогели могут также использоваться и с чисто косметической целью — для увлажнения кожи.
Итак, сфера их применения достаточно широкой: от полевой (военной), клинической медицины (в том числе для хирургических и онкологических отделений) и медицины катастроф до косметических салонов.
В заключении отметим, что изготовление первых производственных образцов гидрогелевых наноцеллюлозных стерильных покрытий серии «МЕДИЦЕЛ» будет реализовано компанией ООО «Укртехмед» (г. Киев) уже в нынешнем году.