БНТИ
XIV Международный авиационно-космический салон (МАКС), состоявшийся с 27 августа по 1 сентября 2019 года, собрал огромное число посетителей — специалистов, гостей и любознательных граждан. Во время авиасалона проходила масштабная выставка, на которой предприятия, НИИ и вузы представили свои новинки — изделия и технологии. По данным пресс-службы МАКСа, экспозицию посетили 578 810 человек. Экспонаты на выставке в основном касались авиационной и космической отраслей. Однако предприятия показали новинки и другого назначения. Корреспондент «Науки и жизни» Татьяна Зимина рассказывает о некоторых разработках.
Кровать с перегрузками
С травмами и болезнями опорно-двигательного аппарата люди сталкиваются в любом возрасте — от детей до пожилых. Пациенты старшего возраста массово страдают ещё и гипертонией, атеросклерозом сосудов конечностей, нередко — нейросенсорной потерей слуха и остеопорозом. От всех этих недугов может помочь (ускорить выздоровление или облегчить состояние) кровать с искусственной силой тяжести. Такую медицинскую установку разработали в ПАО «Салют» (г. Самара) совместно со специалистами Самарского государственного медицинского университета.
Лечебный эффект на гравитационной кровати достигается вращением на электроцентрифуге короткого радиуса действия с одновременной дозированной мышечной нагрузкой на нижние конечности. Под влиянием центробежной силы происходит дополнительный приток крови к нижним конечностям. Это активно развивает коллатеральное кровообращение: кровоток по боковым или обходным путям — ветвям кровеносных сосудов, благодаря чему обеспечивается приток или отток крови в нужное место помимо основного сосуда (кровеносного ствола). Такое замещающее кровообращение возникает в любом месте организма, в том числе в коронарных артериях сердца. В результате улучшается метаболизм в тканях и устраняется повреждающая их ишемия. По словам разработчиков, у больных с переломами костей нижних конечностей и их негативными последствиями стимулируется костеобразование. Под действием центробежных сил определённого направления вытягивается позвоночник, что уменьшает застой венозной крови и ликвора в области межпозвонковых дисков, отёк корешков и межпозвоночных связок.
Установка вращается со скоростью до 50 об/мин, при этом система запуска двигателя обеспечивает плавные пуск и торможение гравитационной кровати. Подвижная кушетка на роликовых подвесах способна смещаться под действием центробежной силы до 112 мм.
Сотрудники ПАО «Салют» утверждают, что аналогов подобной медицинской установки нет.
Композит для замещения кости: углерод углероду рознь
Замещение кости, утерянной из-за травмы или болезни, эндопротезом — нередкая операция. Успех протезирования во многом определяется используемым материалом. Биосовместимость, лёгкость, прочность, химическая инертность — безусловные требования, но не менее важен ещё один показатель — модуль упругости, то есть способность материала упруго деформироваться при нагрузке.
АО «Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов» (г. Пермь) представил на МАКС-2019 углерод-углеродный композиционный материал для замещения костной ткани, обладающий всеми перечисленными качествами. Модуль упругости этого композита близок модулю упругости костной ткани человека, который изменяется в пределах 13,8—19,4 ГПа, в то время как применяемый сейчас материал для эндопротезов характеризуется значительно бóльшим модулем упругости — 14—28 ГПа. Эндопротез, изготовленный из углерод-углеродного материала с более высоким модулем упругости, более жёсткий по сравнению с костью человека, из-за чего при его взаимодействии с последней происходит непрерывное перемещение сопряжённых поверхностей. Постепенно эндопротез расшатывается, и костная ткань плохо прорастает в его поры. Более того, сопряжение жёстких поверхностей эндопротеза с костью человека вызывает убывание здоровой кости и тормозит образование новой костной массы.
Созданный в УНИИКМ композиционный материал состоит из пористой матрицы из волокон кристаллического углерода с содержанием волокон 20—80% от её объёма (в зависимости от назначения эндопротеза) и материала-наполнителя. Материал-наполнитель содержит аморфный углерод в виде кокса в количестве 10—20% и кристаллический углерод в количестве 70—50% соответственно от общего объёма пор матрицы. Именно благодаря такому сочетанию кристаллического и аморфного углерода в материале-наполнителе изобретатели достигли требуемого модуля упругости композита. Испытания, проведённые на образцах композиционного материала, показали, что, если относительное содержание аморфного и кристаллического углерода не отвечает заявленным значениям, материал имеет модули упругости, не совпадающие с модулями упругости костной ткани человека.