Стиль жизни

PostaНаука: как ядерные наработки используются в технологиях продления жизни

20 декабря 2021

PostaНаука: как ядерные наработки используются в технологиях продлении жизни

Posta-Magazine

Вместе с госкорпорацией «Росатом», запустившей просветительский онлайн-проект Homo Science (homo-science.ru), чтобы донести академические знания до молодой аудитории, мы представляем заключительный выпуск в серии материалов о том, как атомная энергетика меняет нашу будничную жизнь к лучшему — и почему знать о ней нужно и интересно и художникам, и работникам музеев, и даже fashion-дизайнерам. Мы уже выяснили, что «мирный атом» помогает датировать находки археологов возрастом до 70 тысяч лет и методом ускорительной масс-спектрометрии разоблачать подделки, мы поняли, что без атомных технологий не обходится даже производство модных оправ, и знаем, что для воплощения амбициозных планов по переработке пластика обязательно требуется участие «атомщиков». Сегодня предлагаем разобраться в том, какую роль ядерные наработки играют в развитии биотека и технологий продления жизни.

PostaНаука: как ядерные наработки используются в технологиях продления жизни

Печатная машинка

Словосочетание 3D-принтер вошло в наш обиход лет 20 назад, хотя саму технологию 3D-печати — или аддитивную технологию производства — разработал Чак Холл, еще в 1986 году оформивший патент на «аппарат для производства трехмерных объектов путем стереолитографии». Сегодня на волшебном принтере печатают часы, одежду и даже строительные сооружения — как раз на днях первый созданный на 3D-принтере мост в Амстердаме стал звездой Instagram* (*Meta Platforms Inc. (Facebook, Instagram) — организация, деятельность которой признана экстремистской, запрещена на территории Российской Федерации) по всему миру. А художники из Словении придумали «зеленый», экологичный 3D-принтер, который печатает органическими «чернилами» из смеси почвы, семян и воды. Однако самые важные «заслуги» аддитивных технологий обычно остаются в тени: знаете ли вы, что на 3D-принтере изготавливаются в том числе макеты органов, тканей и костей при планировании операций, слуховые аппараты, прототипы медицинских приборов, а также протезы индивидуальных форм и имплантаты?

В 2018 году ученые смогли напечатать на 3D-принтере… даже роговицу глаза, создав специальные биочернила!

Как это работает? Аддитивное производство — это послойное добавление необходимого материала в виде пластиковых, керамических, композитных и металлических порошков или проволоки. Этот метод позволяет создавать детали сложнейших форм для единичного и массового производства, которых не добиться традиционными способами механической обработки или литья, а также сильно удешевляет производство.

Причем тут атомщики? В качестве порошка для изготовления изделий селективным лазерным спеканием могут использоваться в том числе смеси сплавов и композитные материалы, о которых мы говорили в нашей предыдущей статье.

Отраслевой интегратор «Русатом — Аддитивные технологии» объединяет разноплановые производственные предприятия «Росатома» в рамках проекта по развитию аддитивного производства в России и курирует проектирование и организацию производства 3D-принтеров, аддитивных порошков, комплектующих, программного обеспечения, а также предоставляет услуги 3D-печати.

Центр аддитивных технологий ГК «Росатом»

Совпасть характерами

Важное прикладное использование ядерных разработок в медицине — это создание имплантируемых биосовместимых углеродных материалов с рекомбинантным человеческим белком BMP 2, используемых для лечения пациентов с серьезными костными дефектами.

В России такими разработками занимается «НИИграфит». Инновационный материал «Скаффолд» на основе пористого стеклоуглерода с остеоиндуктивным покрытием ускоряет рост костной ткани и процесс заживления.

А еще в «НИИграфит» из графитированной ткани ТГН‑2М из углеродных материалов делают атравматические салфетки «Карпема», ускоряющие заживление ран и ожогов и активно использующиеся в медицине катастроф.

Кто владеет информацией — владеет миром

Как известно, точно поставленный диагноз — половина успешного лечения. А потому важнейшей разработкой из все тех же композитов, используемой в медицине, являются композиционные пьезопленки, также разрабатываемые в «НИИграфит», для создания электромеханических устройств нового поколения. Это гибкие пленки на основе графена, датчики из которых позволяют получать более четкие изображения на УЗИ.

Разработка универсальной технологии получения термопластичных препрегов-лент является одной из ключевых задач современной технологии композитов, которая позволит значительно расширить области применения и повысить эксплуатационные характеристики композитных изделий. Разработанный в АО «НИИграфит» способ нанесения полимера на различные широко распространенные армирующие наполнители позволит получать препреги из широкого спектра компонентов для достижения оптимальных свойств разнообразных конструкций.

Кроме того, всем известно, что именно «ядерная медицина» применяется при лечении раковых заболеваний — сюда относятся и радионуклидная и лучевая терапия, и технология позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), которая в том числе позволяет оценивать ход лечения и визуализировать метастазы, расположенные в отдаленных от основного очага опухоли местах организма. И в России функциональные материалы для ПЭТ тоже производят. Например, АО «Гиредмет» разработал технологические основы синтеза и очистки исходных веществ, предназначенных для выращивания монокристаллов силиката лютеция (LSO), которые в том числе позволяют увеличивать количество пикселей для фотодетектора и обеспечивают беспрепятственный проход света до фотоприемника.