Сабина Мирзаева

Герой дня!

Наука
Сабина Мирзаева
Возраст: 17
Нижегородская область
15 сентября / 2019

Школьница из Нижнего Новгорода Сабина Мирзаева вместе со школьниками из других городов разработала биосовместимый имплантат, применяемый при переломах костей

Меня всегда интересовали процессы, которые происходят в живых организмах, взаимосвязь всего живого на нашей планете. Однако сейчас моим главным интересом стала химия, точнее – биохимия. И еще материаловедение, которое сочетает в себе химию, биологию и физику.

О недостатках существующих имплантатов

Сегодня в медицине обычно применяются имплантаты, изготовленные из титана, потому что этот металл не вызывает аллергической реакции и является достаточно прочным. Однако недостаток использования металла в том, что он не повторяет структуру костей и по прочности в несколько раз превосходит прочность костной ткани, как результат – в месте соединения кости с имплантатом кость начинает дробиться. Это приводит к повторной операции, чтобы удалить разрушенную часть тканей и поставить новый имплантат.


О новом имплантате

Суть разработки заключается в том, что наш имплантат состоит из нескольких материалов, то есть является композитным. Основой имплантата, которая принимает на себя основную механическую нагрузку, является титановая трубка, но она не простая, ей проведена топологическая оптимизация. Мы в программе смоделировали трубку и попробовали подействовать на нее нагрузкой, которую в среднем испытывает кость человека. В качестве примера мы использовали трубчатую кость ноги. Участки с наименьшим напряжением мы удалили, в результате у нас получилась облегченная конструкция. Она представляет собой трубку, заполненную полимерным материалом – сверхмолекулярным полиэтиленом, то есть получается, что наш имплантат повторяет структуру костей, потому что внутри у губчатой кости есть ткань, благодаря которой происходят активное кровоснабжение и кроветворение. А наш пористый материал является биосовместимым с человеческими тканями и позволяет прорастать клеткам и сосудам. Иными словами, когда мы совместим имплантат с костью, те клетки, которые находятся в кости, могут туда проникнуть и начать функционировать.

Снаружи наш имплантат покрыт полимером – полилактидом с гидроксиапатитом. Гидроксиапатит – основная минеральная составляющая костной ткани, человеческие кости на 50% состоят именно из него. Когда мы покрываем имплантат этим составом, получаем такой материал, который способствует росту клеток. Важно и то, что полилактид со временем способен разлагаться, а значит, полимерный слой впоследствии будет замещаться клетками костной ткани.

Наша разработка проходит апробацию – имплантаты уже пробовали ставить животным. Например, коту с остеосаркомой заменили разрушенную часть кости на наш имплантат. Сейчас животное находится под наблюдением специалистов, которые отмечают, что имплантат приживается хорошо.


О «Больших вызовах»

Эту научную работу я выполняла в составе команды на третьей образовательной программе «Большие вызовы», которую Национальный исследовательский технологический университет МИСиС организовал во Всероссийском детском центре «Сириус» в Сочи. Мы участвовали в направлении «Новые материалы» с проектом «Биосовместимые материалы для реконструктивной хирургии». Проекты в области материаловедения мы разрабатывали под руководством ведущих ученых и преподавателей НИТУ МИСиС.

Перед поездкой в «Сириус» у нас был выбор среди различных проектов в области разработки. Я выбрала проект, который был ближе всего к медицинской направленности.

Помимо меня, в проекте участвовали ребята из Липецка, Алтайского края, Республики Башкортостан и Тюменской области.


О командной работе

Перед тем, как приступить к работе, мы распределили обязанности. У нас было несколько этапов работы над проектом. Например, я отвечала за биологические опыты и все, что было связано с заселением материалов клетками. Кто-то из нашей команды занимался моделированием в программе конструкции имплантата и его оптимизацией, кто-то анализировал информацию о применении имплантатов в современной медицине. Однако на всех опытах мы присутствовали всей командой. Просто мы распределили обязанности так, чтобы каждый из нас за какую-то часть работы брал на себя большую ответственность.


О научной деятельности

Научной деятельностью я занимаюсь с 7 класса, но сначала я работала над проектами по гуманитарным предметам: истории, русскому языку. В 8 классе я перевелась в лицей с химико-биологическим уклоном, педагоги мною заинтересовались и предложили участвовать сразу в нескольких проектах по химии и биологии. В результате я все же выбрала химию. Уже третий год я занимаюсь проектами по химии, езжу в наш Университет им. Лобачевского и там под руководством опытных сотрудников выполняю научные работы.



О жизни вне науки

В школе я учусь на пятерки, стараюсь совмещать учебу и научную деятельность. Практически все свое время мне приходится тратить на учебу, но мне это нравится, потому что это мой выбор. В свободное время я обычно занимаюсь спортом, хожу на пробежки, гуляю с друзьями. Я очень люблю также историю искусств, но, к сожалению, уделяю этому не так много времени, как бы мне хотелось. Выпускной год, нужно готовиться к экзаменам. Я уже определилась со сферой, где мне хотелось бы работать. Меня интересует биохимия, и в будущем я планирую заниматься медицинской химией, а именно – разработкой лекарств.

По складу ума я, скорее, гуманитарий, мне гораздо легче даются история, русский язык, литература, а химией я стала заниматься, потому что хотела стать врачом, но потом поняла, что меня привлекает конкретно химия. Она настолько многогранна, что объединяет в себе сразу несколько наук: физику, математику, биологию… Химия – это наука, которая изучает все, начиная от ядерных реакций и заканчивая нанотехнологиями. Химия есть везде, и она помогает человеку во всех сферах его жизни, даже если он этого не замечает.

Комментарии
Comments system Cackle
Узнавайте о новых героях, участвуйте в обсуждениях!
Похожие истории
Наука
Павел Курбацкий, 18-летний изобретатель гаджетов для слепых из Армавира, создал трость-поводырь с GPS модулем и интерактивные очки
Наука
Юрий Кубарев из Москвы изобрел магнитоплазмодинамический двигатель, с помощью которого можно полететь на Марс и защитить Землю от астероидной атаки
Наука
Владимир Городецкий, доктор медицинских наук, основал российскую реанимационную гематологию
Наука
Рамиль Рахматуллин, врач-исследователь из Оренбурга. Изобрел искусственную биокожу