Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна представили новую разработку — композитную мембрану для стетофонендоскопов, которая обладает антибактериальными свойствами.
Ирина Петрова
Антибактериальная композитная мембрана для стетофонендоскопов нового поколения создана на основе стеклопластика из модифицированной специальным антимикробным составом смолы. Источник фото: sociocenter.info
Как подчеркивает sociocenter.info , разработка петербургских ученых открывает новые горизонты не только в диагностике, но и в вопросах инфекционной безопасности. В условиях современной медицины, где устойчивость бактерий к антибиотикам становится глобальной проблемой, любой барьер, препятствующий распространению патогенов, имеет стратегическое значение.
Традиционные методы дезинфекции, будь то автоклавирование или обработка химическими растворами, неизбежно приводят к деградации полимерных материалов. Микротрещины, возникающие на поверхности, становятся идеальной средой для колонизации микроорганизмов, сводя на нет усилия медицинского персонала по поддержанию стерильности.
Новая мембрана, благодаря своей композитной структуре, решает эту проблему на фундаментальном уровне, встраивая антибактериальный агент непосредственно в матрицу материала, а не нанося его поверхностно.
Новый композит на основе стеклопластика
В основе материала лежит стеклопластик, пропитанный специальной смолой с противомикробными добавками. В отличие от традиционных термопластичных или эластомерных аналогов, такой материал служит дольше и не теряет своих качеств при регулярной обработке. Кроме того, этот состав можно наносить на корпуса медицинских приборов и использовать для покрытия стен в операционных залах.
Стетофонендоскоп применяется врачами для прослушивания шумов сердца, легких, кишечника, сосудов и других внутренних органов. На его головке расположена мембрана, от которой напрямую зависит качество и точность звуковой информации, получаемой доктором при обследовании.
Чтобы создать новую мембрану, исследователи применили модифицированное полимерное связующее холодного отверждения на основе эпоксидной смолы. Этим раствором обработали стеклянный наполнитель, затем из материала сформировали заготовки, спрессовали их и вырезали элементы нужных размеров.
Получившиеся мембраны оказались тоньше, чем существующие на рынке образцы. Они обеспечивают более высокую чувствительность и позволяют передавать детализированный и четкий звук.
По заявлению разработчиков, новый материал устойчив к стерилизации и отличается длительным сроком службы. Благодаря антимикробному компоненту он работает как бактерицидное средство: мембрана не просто замедляет размножение микробов, оказавшихся на ее поверхности, но и полностью их уничтожает.
На головке прибора находится мембрана — от ее чувствительности зависит то, насколько точную звуковую информацию получит врач во время осмотра пациента. Источник фото: sociocenter.info
Инновационная мембрана для электронных стетофонендоскопов
Старший преподаватель кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов СПбГУПТД Наталья Лукичева пояснила: «Наша разработка значительно превосходит аналоги, которые сейчас есть на рынке. Если дезинфицировать пластик, из которого обычно делают мембраны, он становится пористым и хрупким. В такие микроотверстия легко попадают бактерии и споры плесени, поэтому покрытия из этого материала приходится регулярно менять.
Предложенные нами мембраны более выгодны в эксплуатации. По результатам испытаний, они сохраняют антибактериальные свойства в течение года активного использования. Сейчас мы продолжаем тестировать материал, чтобы выяснить максимально возможный срок его службы».
Планируется, что новые мембраны будут применяться и в электронных стетофонендоскопах — устройствах, которые способны регистрировать и обрабатывать звуковые сигналы организма без необходимости участия врача. Один из авторов разработки, магистрант кафедры Елизавета Мазуркевич, отметила: «В процессе исследования мы установили, что созданный нами материал лучше улавливает и передает акустические колебания, чем известные ранее аналоги. Это означает, что электронный стетофонендоскоп с такой мембраной сможет выдавать намного более точные данные».
Уже сейчас прототип устройства, оснащенный новой мембраной из Санкт-Петербурга, был продемонстрирован в Самарском государственном медицинском университете. Работа ведется в рамках программы Министерства науки и высшего образования России «Приоритет-2030», которая входит в национальный проект «Молодежь и дети».
Апробация и внедрение
Внедрение новой технологии в электронные стетофонендоскопы — это шаг в сторону автоматизации первичной диагностики. Такие устройства, оснащенные чувствительными датчиками, уже сейчас используются в телемедицине и для мониторинга состояния пациентов в удаленном режиме. Качество исходного сигнала является критическим фактором, определяющим точность алгоритмов машинного обучения, которые анализируют шумы сердца и легких.
Улучшенная чувствительность мембраны позволяет улавливать даже минимальные отклонения в звуковой картине, которые могут указывать на ранние стадии заболеваний. Это особенно ценно для скрининговых программ, где важна массовость и высокая пропускная способность без потери информативности. Использование более точных данных повышает качество автоматизированных заключений и снижает нагрузку на врачей первичного звена.
Наконец, успешная апробация прототипа в Самарском государственном медицинском университете свидетельствует о практической готовности технологии к внедрению в клиническую практику. Поддержка программы Минобрнауки «Приоритет-2030» обеспечивает необходимую научную базу и инфраструктуру для продолжения исследований.
Сейчас важно определить предельный срок службы материала и его поведение в различных климатических условиях и при разных режимах стерилизации. Дальнейшие исследования позволят стандартизировать производство, чтобы наладить выпуск мембран в промышленных масштабах.
Если серийные образцы подтвердят заявленные характеристики, эта разработка может стать стандартом для оснащения медицинских учреждений, потеснив устаревшие аналоги не только в России, но и на зарубежных рынках.
Такие мембраны планируют применять и в электронном стетофонендоскопе — устройстве, которое может регистрировать и анализировать звуки в организме пациента без участия врача. Источник фото: sociocenter.info
Широкие возможности изобретения
Экономический аспект внедрения также выглядит весьма привлекательным для системы здравоохранения. Медицинские учреждения вынуждены регулярно закупать расходные материалы, включая мембраны для стетоскопов, которые при интенсивной эксплуатации быстро выходят из строя.
Если новый материал, как заявляют разработчики, сохраняет свои функциональные и антимикробные свойства в течение года и более, это напрямую сокращает бюджетные расходы на переоснащение кабинетов функциональной диагностики.
Кроме того, снижается логистическая нагрузка: меньше поставок, меньше складских запасов, меньше утилизации отходов. В долгосрочной перспективе это не только экономия средств, но и вклад в экологическую устойчивость лечебных учреждений, поскольку сокращается количество пластиковых отходов, загрязняющих окружающую среду.
Применение данного композитного состава не ограничивается лишь акустическими мембранами. Потенциал для модификации поверхностей в операционных залах и палатах интенсивной терапии выглядит крайне перспективным.
Покрытия стен и мебели, обладающие бактерицидным действием, создают дополнительный барьер на пути госпитальных инфекций.
Ежегодно в мире фиксируются миллионы случаев заражений, полученных пациентами в стационарах, что приводит к тяжелым осложнениям и летальным исходам. Использование материалов, которые самостоятельно уничтожают патогенную микрофлору при контакте, способно значительно снизить эти риски.
При этом важно, что материал выдерживает регулярную химическую обработку, не разрушаясь и не выделяя вредных летучих соединений, что делает его безопасным для длительного использования в замкнутых пространствах.
Кстати, еще о композитах: в Сеченовском университете начали синтезировать полимерные композиты с заданными свойствами. А композиты СИБУРа помогают повысить качество подшипниковых узлов.