Институт ядерной физики имени А.М. Будкера СО РАН занимается фундаментальными исследованиями в области физики элементарных частиц и физики плазмы. Вместе с тем прикладные разработки, в частности для медицины, основанные на результатах этих исследований, занимают важное место в его работе. О том, что уже сделано для медицины, и о новых ияфовских разработках в этой области

Директор Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук, академик  Александр Скринский

 Александр Николаевич, малодозовые цифровые рентгеновские установки для медицинских приложений, разработанные в ИЯФ, давно и успешно работают в клиниках России и за рубежом. В чем особенности и преимущества такой установки?

 В нашем институте еще в 1984 году была разработана и произведена малодозовая цифровая рентгеновская установка (МЦРУ) «Сибирь». Это была первая в СССР полноформатная цифровая система. В том же году она была установлена во Всесоюзном центре охраны здоровья матери и ребенка (г. Москва), где МЦРУ с учетом низких доз облучения (в 30–50 раз ниже, чем у лучших рентгеновских установок того времени) успешно использовалась для обследования беременных женщин. Однако эта установка пригодна и для других обследований. Особенно эффективно ее применение для массовых профилактических обследований, в частности органов грудной клетки, так как дозы облучения пациентов очень малы (5 мкЗв – при разрешенной годовой дозе 1000 мкЗв), результаты обследований можно получить быстро, удобно архивировать большие массивы данных. Весьма перспективным может быть применение МЦРУ в педиатрии, где также требуются низкие дозы облучения.

Несколько лет институт производил единичные экземпляры МЦРУ, отрабатывая технологию и накапливая опыт ее применения. Промышленное производство началось в 1997 году на предприятии «Научприбор» в г. Орле. Оно продолжается и сейчас. Конечно, выпускаемые установки постоянно совершенствуются. Лицензии на право производства МЦРУ были приобретены компаниями Китая и Южной Кореи. Сейчас около 350 установок МЦРУ разных модификаций работают в клиниках России и за рубежом.

 Надежная стерилизация медицинских изделий – сложная и важная задача, в решение которой ИЯФ СО РАН внес большой вклад. Расскажите об электронно-лучевой стерилизации одноразовых медицинских изделий ускорителями ИЯФа.

 Использование одноразовых медицинских изделий принципиально изменило практику их стерилизации (в основном с использованием химии). В конце 80-х – начале 90-х годов прошлого столетия мы стали применять ускорители электронов для электронно-лучевой стерилизации одноразовых медицинских изделий. Сначала по этой технологии стерилизовали мелкие партии медицинских изделий непосредственно в ИЯФ. Затем в 1996 году в Ижевске на основе ускорителя ИЛУ-6 производства ИЯФ была введена в эксплуатацию промышленная линия для стерилизации одноразовых шприцев.

         Спустя несколько лет наш институт совместно с фирмой «Здравмедтех» успешно реализовал технологию стерилизации одноразового медицинского белья с помощью ускорителя ИЛУ-6, а с 2003 года начался серийный выпуск продукции. Основное ее отличие от импортных изделий – гарантированная стерильность и безопасность. Ведь процесс стерилизации целиком ведется в России и в полном соответствии с российским законодательством и нормами. Сибирские врачи сразу оценили эти преимущества, и продукция отечественного производителя стала вытеснять конкурентов с нашего рынка. Затем на ИЯФ стали выходить другие, в том числе вновь образованные компании, производители медицинского белья, акушерских наборов, биодобавок, фиточаев и многого другого.

В частности, с 2004 года в Новосибирске начато производство одноразового медицинского белья фирмой «Индикон» (используется ускоритель производства ИЯФ). Количество облучаемой продукции к концу 2012 года составит более 500 тонн в год.

Сейчас производится монтаж нашего ускорителя для стерилизации в Казахстане.

 Обеззараживание медицинских отходов – сложнейшая проблема в области охраны здоровья человека и окружающей среды. Специалисты вашего института разработали электронно-лучевой метод для этих целей, в чем его преимущества?

 Процесс радиационного обеззараживания отходов сходен с процессом электронно-лучевой стерилизации. Проект включает следующие фазы. Твердые опасные и особо опасные медицинские отходы классов Б и В, предварительно расфасованные в специальные стандартные мешки весом до 10–12 кг, облучают на ускорителе электронов (производства ИЯФ) в режиме двухстороннего облучения. Ускоритель в этом процессе используется в режиме конверсии в рентгеновское излучение. Излучение проникает внутрь пакета и стерилизует его содержимое без вскрытия, поэтому риск распространения инфекции сведен к нулю. Технологические решения позволяют реализовать непрерывный процесс конвейерного типа с производительностью до 1–1,5 т/час при номинальном режиме работы ускорителя. Микробиологические тесты, проведенные после радиационной обработки образцов медицинских отходов, практически не выявили на них патогенной микрофлоры. Обработанные таким образом отходы могут классифицироваться уже как бытовые и проходить обычный цикл уничтожения, при этом полимерные медицинские отходы вполне могут быть использованы в качестве вторичного сырья для производства изделий хозяйственного назначения.

Сейчас такой проект реализуется в Москве в Федеральном медицинском биофизическом центре им. А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства, который приобрел ускоритель, изготовленный в ИЯФ.

 В ИЯФ накоплен огромный опыт применения синхротронного излучения (СИ) для исследований в различных областях науки и применений. Интересно было бы узнать о том, как используется СИ для создания микронанофлюидных аналитических систем (МФАС) для использования в биологии и медицине?

 В последние годы в медицине происходит настоящая технологическая революция, цель которой – переход к малым и сверхмалым размерам устройств, предназначенных для клинической диагностики на основе микронанофлюидных систем, оперирующих нано- и пиколитрами жидкостей. Это в свою очередь существенно уменьшает объемы анализируемых проб, количество используемых реагентов, время анализа, а также количество биоопасных отходов при проведении биоаналитических экспресс-тестов.

         Институты СО РАН (ИЦиГ, ИЯФ и КТИ НП) ведут разработку настольного биоаналитического комплекса нового поколения, который бы соответствовал следующим требованиями: стоимость не более 1 млн рублей, цена стандартного анализа крови по 20 параметрам – 100–150 рублей. Комплекс позволит выявлять возбудителей, входящих в список обязательных для диагностики в Службе крови Минздрава России и в системе роддомов, в частности вирус иммунодефицита человека, вирус гепатита В и С и многие другие. Кроме того, с помощью этого комплекса можно будет выявить широкий круг антигенов, используемых в медицинской диагностике – гормоны и онкомаркеры.

 Один из основных расходных материалов для такого биоаналитического комплекса – одноразовые микронанофлюидные аналитические системы(МФАС). Технология их производства разработана в Центре синхротронного излучения ИЯФ СО РАН.

 Разработкой методов применения МФАС для конкретных анализов занимаются специалисты ИЦиГ СО РАН.

 С каждым годом все активнее используются электронно-лучевые технологии для создания лекарств, более того, уже появилось немало нанофармпрепаратов, один из них – «Тромбовазим». Какое отношение к этому имеет ИЯФ?

 Самое прямое. Совместными усилиями ученых Института цитологии и генетики и Института ядерной физики Сибирского отделения РАН была создана уникальная технология электронно-лучевой иммобилизации биомолекул на инертном носителе.

С помощью этой технологии впервые в мире создан новый лекарственный препарат, пероральный (таблетированный) тромболитик «Тромбовазим» для лечения острого инфаркта миокарда и ишемического инсульта.

Для организации производства лекарств на основе этой технологии было создано ЗАО «Сибирский центр фармакологии и биотехнологии», запущена фармацевтическая фабрика по стандартам GMP и начато массовое производство «Тромбовазима» (в трех лекарственных формах) объемом 200 тыс. курсов лечения в год (при общей потребности только в России до 6 млн штук).

Наряду с промышленными партиями лекарственных препаратов для терапевтической практики сейчас здесь выпускают опытно-промышленные партии фармацевтических субстанций для научных исследований.

 Какие новые проекты, связанные с медицинскими применениями, сейчас разрабатываются в ИЯФе?

 Наибольший интерес представляют два проекта: разработка компактного высокоинтенсивного ускорительного источника эпитепловых нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей и ускорительный комплекс для терапии рака протонными и ионными пучками.

Бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) путем насыщения опухолей препаратами, содержащими, в частности, бор, позволяет осуществить избирательное поражение клеток злокачественных опухолей, что дает возможность лечить такие виды злокачественных опухолей, как глиобластомы мозга и метастазы меланомы, которые практически не поддаются никаким другим методам. Хирургия или традиционная радиотерапия не останавливают распространение опухоли по всему мозгу и позволяют разве что ненадолго продлить жизнь. Эта методика уже опробована на нейтронных источниках на базе ядерных реакторов.

Однако для широкого ее применения требуется разработка и создание нейтронного источника на основе компактного и недорогого ускорителя, которым можно было бы оснастить практически каждую онкологическую клинику.

Такой ускоритель сейчас разрабатывается в ИЯФ. На созданном прототипе такого ускорителя уже получены потоки нейтронов, близкие к необходимым для БНЗТ.

Второй проект – это ускорительный комплекс для терапии рака протонными и ионными пучками.

Основными особенностями терапии ускоренными протонами и ионами является то, что эти частицы при прохождении через вещество имеют, в отличие, скажем, от гамма-квантов, точный пробег, определяемый энергией частиц, выделяют большую часть своей энергии в конце пробега (пик Брэгга), значительно слабее рассеиваются при прохождении вещества, обладают повышенной относительной биологической эффективностью.

К настоящему времени в разных странах построено несколько протонных и ионных ускорителей, специализированных для терапии онкологических заболеваний. Ияфовский проект имеет по сравнению с ними ряд достоинств. Впервые предложено использовать электронное охлаждение для уменьшения фазового объема пучка тяжелых частиц в терапевтических целях. При этом можно получить малые поперечные размеры пучка, что дает возможность, во-первых, дать тканям опухоли нужную для каждой ее части дозу облучения, минимально облучая здоровые ткани. Во-вторых, позволяет использовать в ускорителе и каналах транспортировки пучков к пациентам магниты с минимальными апертурами. Все это уменьшает как стоимость проекта, так и эксплуатационные расходы, как следствие, уменьшается стоимость лечения.

Развитие лучевых методов для разнообразных приложений в медицине могло бы развиваться гораздо быстрее при появлении государственного финансирования этой важной области.

Адрес: 630090, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, д. 11

Тел.: (383) 330-47-60

www.inp.nsk.su

Ученый секретарь: Алексей Владимирович Васильев

(A.V.Vasiljev@inp.nsk.su)