Проблема замещения костных дефектов очень актуальна в современной медицинской и ветеринарной онкологии. У онкологических больных потребность в замещении костных фрагментов возникает из-за разрушения тканей в результате опухолевого процесса и после хирургических вмешательств. Использование биоимплантатов также нашло широкое применение в травматологии и ортопедии. К тому же, сейчас более 50% всех одноразовых медицинских изделий стерилизуются с помощью облучения. Это хирургические перчатки, маски для лица, шприцы, перевязочные материалы и другие. Стерилизация ионизирующим излучением эффективно инактивирует, т.е. уничтожают микроорганизмы и гарантирует безопасность пациентов и врачей. Часто используются автоклавирование и газовая стерилизация. Но так как, высокие температура и давление не подходят высокочувствительным материалам, а окись этилена при взаимодействии с веществом образует токсичные продукты и наносит вред стерилизуемому материалу, то радиационная обработка имеет значительное преимущество перед остальными — высокую эффективность и большую проникающую способность.

В круг научных интересов старшего преподавателя ФТИ, Николаевой Надежды, входит изучение современного состояния и направления дальнейшего развития высокотехнологичных методов радиационной стерилизации. Под руководством профессора МГУ, д.б.н., Владимира Викторовича Розанова, разрабатываются новые комбинированные методики стерилизации костных имплантатов на основе радиационного воздействия рентгеновского излучения наряду с гамма-излучением и пучками быстрых электронов, которые открывают новые возможности и перспективы для дальнейшего эффективного развития радиационных технологий при снижении поглощенной дозы с сохранением стерильности биоимплантатов. 

Были исследованы основные радиационные методы стерилизации, используемые в сфере здравоохранения и установлены особенности, различающие их. Электронное, рентгеновское и гамма- излучения являются ключевыми технологиями стерилизации, используемыми в промышленности сегодня. Вопрос о дозе облучения является основным, поскольку целесообразность использования метода ограничивается радиационной стойкостью материалов изделий. С другой стороны, недостаточные дозы облучения, делают его неэффективным ввиду того, что не соблюдаются условия стерильности изделий. В соответствии с нормативами МАГАТЭ в качестве стандартной дозы во многих странах принята величина дозы 25 кГр. Эта доза рекомендована Artandli и Van Winkle в 1959 г. (минимальная смертельная доза для 150 видов микроорганизмов). В результате более ранних исследований ученых показано, что механическая прочность кости снижается по мере увеличения дозы, и эта зависимость не является линейной: применение дозы 27 кГр приводит к снижению прочности на 20%, а 37 кГр — на 65%. Проведена экспериментальная апробация ряда инновационных технологий стерилизации костных имплантатов, основанных на комбинированном воздействии на биологические ткани озона в сочетании с радиационной обработкой.

Если смотреть более масштабно, то радиационные технологии и комбинированный метод могут применяться в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, обработке драгоценных металлов, модификации материалов и так далее. По данным Всемирной организации здравоохранения от отравления пищевыми продуктами и водой ежегодно умирает около 2 млн человек. Статистика пищевых отравлений стабильно высокая и для развивающихся, и для развитых стран. Некоторые чиновники говорят, что ученые еще не определились – безопасен ли такой процесс стерилизации. Не нанесет ли вред людям, не испортит ли вкус мяса или рыбы. Но это абсолютно безопасно и эффективно при правильном использовании. Помимо уничтожения микроорганизмов также увеличивается срок хранения продуктов, замедляются прорастания картофеля и лука при длительном хранении. РОСАТОМ и другие крупные компании заинтересованы работать в этом направлении в Якутии, об этом говорили в феврале прошлого года на совещании в правительстве. Ученые в России тоже заинтересованы во внедрении современных мер обеспечения безопасности от микробов и быстрого разрушения материалов, так, например к нам приезжал профессор МГУ, д.ф.-м.н. Александр Петрович Черняев и выступал с лекциями не только для преподавателей и студентов, но и для представителей производственных сфер.

В настоящее время проводятся исследования структурно-функциональных характеристик поверхности костных имплантатов при комбинированной стерилизации. Получены, во-первых, данные структурно-функционального анализа костных имплантатов после радиационного и озонового воздействия при использовании комбинированной стерилизации. Во-вторых, получены результаты растровой электронной и атомно-силовой микроскопии, элементного анализа и ИК-спектроскопии для оценки исходных остеоиндуктивных свойств имплантатов. Разрабатываются способы получения биоимплантатов на основе стерильного деорганифицированного костного матрикса и ведется подготовка рекомендаций для радиационных технологий обработки биологических тканей.