CC BY
21
УДК 678:378.147
Э. В. Сахабиева, И. Н. Мусин, С. Н. Иванова
РОЛЬ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ФОРМИРОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ БАКАЛАВРОВ И МАГИСТРОВ НАПРАВЛЕНИЯ «БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
Ключевые слова: Полимеры, биомедицинская инженерия, медицинские изделия, научные исследования.
Показано, что научно-исследовательская деятельность студентов в области разработки полимерных медицинских изделий способствует формированию профессиональных компетенций бакалавров и магистров по направлению «Биотехническиесистемыитехнологии».
Key words: Polymers, biomedical engineering, medical devices, research.
It is demonstrated that the scientific research activities of students in the sphere of the development ofpolymeric medical devices contributes to the formation ofprofessional competence of bachelors and masters in "Biotechnical Systems and Technology".
Многообразие физических и химических свойств полимеров открывает широчайшие возможности их применения во всех областях медицины, начиная от предметов медико-технического назначения до сложнейших систем иммунохимического анализа. Главной
особенностьюмедицинскихизделий являетсяих прямой или опосредованный контакт с биологическими средами живого организма.В связи с этим специалисту, работающему в сфере производства, эксплуатации и обслуживания медицинской техники, необходимы знания о свойствах традиционных и новых материалов, применяемых в медицине, а также методах их получения. Специалисту в области биомедицинской инженерии необходимы также навыки научных исследований при решении проблем, связанных с разработкой материалов, предназначенных для использования в медицинской практике.
Кафедра «Технологического оборудования медицинской и легкой промышленности» осуществляет подготовку бакалавров и магистров по направлению «Биотехнические системы и технологии». При формировании
профессиональных компетенций выпускников данной образовательной программы большое внимание уделяется научно-исследовательской деятельности студентов в области разработки полимерных медицинских изделий.
Общие представления о структуре и свойствах полимеров, применяемых в медико-биологических областях, студенты получают на занятиях по дисциплине профессионального цикла «Конструкционные и биоматериалы».В рамках данного предмета студенты знакомятся с основными классам и природных и синтетических полимеров, применяемых в медицине.
Прежде всего, это полимеры медико-технического назначения, имеющие ограниченный и опосредованный контакт с тканями организма (для изготовления деталей медицинских приборов, предметов ухода за больными, пробирок, упаковок лекарств и пр.).
В другую группу материалов входят полимеры, предназначенные для введения в организм и пребывания в нем в течение достаточно длительного срока (от нескольких часов до нескольких лет).Высокомолекулярные соединения данной группы дополнительно делятся на несколько подгрупп — полимеры, как функциональные и вспомогательные материалы для создания лекарственных форм медицинских препаратов; полимерные материалы, используемые в восстановительной хирургии; полимеры
направленного биологического действия; полимерные средства направленной доставки лекарственных средств и др.
Особую группу составляютполимеры, имеющие непосредственный контакт с биологическими средами организма в качестве функциональных узлов медицинских
аппаратовтаких, как искусственное легкое, искусственная почка, аппараты для гемодиализа и
др.[1].
На лекционных и практических занятиях по курсу «Конструкционные и биоматериалы» с успехом применяются активные методы обучения, которые способствуют развитию познавательной деятельности студентов. На практических занятиях, проводимых в форме семинаров-дискуссий, круглых столов, учебно-деловых игр [2, 3] происходитсвободный обмен мнениями о возможных путях решения конкретной проблемы в области биотехнических систем и технологий.
Формирование знаний об особенностях структуры и свойств полимеров находит свое продолжение при выполнении выпускных квалификационных работ (ВКР) исследовательского типа, посвященных научно-техническим
разработкам полимерных медицинских изделий и технологиям их производства. При выполнении подобных ВКР студенты приобретают навыки по сбору, обработке, анализу и систематизации научно-технической информации, необходимой при решении конструкторских и технологических задач биомедицинской инженерии.
Тематика исследовательских работ на кафедре ТОМЛП весьма разнообразна и, помимо проблем в области биотехнических систем, затрагивает достаточно широкий круг вопросов полимерного материаловедения в биомедицинской инженерии. Объектом исследований ВКР являются полимерные изделия различного назначения. В качестве иллюстрации к сказанному приведем краткий обзор дипломных работ, выполненных студентами кафедры в течение последних нескольких лет.
В выпускной магистерской работе, посвященной разработке производства вакуумных полимерных систем забора крови, автор подробно изучает существующие типы забора крови, российский и зарубежный рынок современных полимерных вакуумных пробирок, требования к технологиям переработки полимеров для медицинской промышленности. В работе осуществлен выбор необходимого технологического оборудования, приводится описание
технологической концепции литья элементов пробирок, которая предполагает обязательное применение «чистых комнат» - помещений, в которых концентрация взвешенных в воздухе частиц и, при необходимости, число микроорганизмов, поддерживается в определенных пределах. В работе также приводится технико-экономическая оценка результатов исследования.
В другой магистерской диссертации разработано производство биоразлагаемых систем для остеосинтеза. Автором рассмотрены неоспоримые преимущества биоразлагаемых имплантатов по сравнению с традиционно используемыми металлическими. Имплантаты изготавливаются из биорассасывющихся полимеров (сополимера Ь-лактида с гликолидом), которые предполагают сохранение механической функциональности в процессе срастания перелома и способствуют полному рассасыванию имплантата после срастания, что устраняет необходимость проведения операции по его удалению. Технология производства биоразлагаемых элементов остеосинтеза также предполагает наличие «чистой» комнаты, в которой осуществляется упаковка готовой продукции.
Объектом исследования ряда ВКР являются медицинские изделия из нетканых материалов. Например, в работе, посвященной актуальной проблеме разработки одноразовых наборов-укладок для обработки ран, проведены маркетинговые исследования, согласно которым российский рынок этих изделий находится на начальном этапе своего развития. Автором разработан состав набора-укладки, показана возможность радиационной стерилизации, а также приведены ожидаемые производственные и экономические характеристики результатов внедрения разработки.
В других работах исследуется влияние радиационной стерилизации на нетканый материал медицинского назначения, разработаны методики оценки контроля потребительских свойств изделий, приведены рекомендации по стерилизации изделий,
а также произведен расчет срока хранения готовых изделий.
Ряд бакалаврских ВКР посвящен разработке полимерных изделий, предназначенных для введения в живой организм. В работе, объектом исследования которой являлись полимерные сетчатые эндопротезы, произведена их классификация, предложена структурно-физическая модификация сетчатых имплантатов, а также исследованы физико-механические свойства сеток после их модификации.
Автор исследования, посвященного разработке технологии получения полимерных медицинских трубок с силиконовым покрытием, предлагает способ повышения качества и безопасности медицинских изделий на основе ПВХ. По мнению автора, высокоэластичное силиконовое покрытие, нанесенное на поверхность трубки, является препятствием выделению токсичных ингредиентов из объема полимера.
Изучение свойств традиционных шовных материалов, применяемых в хирургической практике, позволило авторам дипломных бакалаврских работ произвести их физико-химическую модификацию, которая заключалась в нанесении силиконового покрытия на поверхность изделий. В результате силиконизации у плетеных лавсановых нитей снизился «пилящий» эффект, а у капроновых нитей, благодаря приданию им гидрофобности, уменьшилась реактогенность. Следует отметить, что в процессе выполнения данных исследований студенты приняли участие в разработке новой методики определения атравматичности шовных материалов.
Представляют интерес ВКР, посвященные исследованиям свойств силиконовых
чувствительных к давлению адгезивов. Подобные материалы находят широкое применение в практической медицине, в частности при изготовлении лечебных самоклеющихся покрытий для безопасного лечения рубцов, а также для создания лекарственных форм медицинских препаратов, пластырей, трансдермальных терапевтических систем. Авторы разработали технологические схемы производства изделий, а также конструкции самоклеющихся покрытий.
Таким образом, научно-исследовательская деятельность студентов в области разработки полимерных медицинских изделий способствует формированию профессиональных компетенций бакалавров и магистров по направлению «Биотехнические системы и технологии». Полученные знания об особенностях структуры и свойств полимеров, а также навыки проведения научных исследований и технических разработок будут полезны при решении профессиональных задач в научно-исследовательской, проектно-технологической и др. видах деятельности выпускников.
Литература 3. Гаязова Г. С. Формирование профессиональной речевой
компетенции как основа профессиональной
1. Материалы для современной медицины: учеб. пособие / деттел^сш ¡эшшладрот тежототи^таго образования В.Н. Канюков, А.Д. Стрекаловская, В.И. Килькинов,Н.В. // Вестник КГТу. - 2011. - №14. - С. 289-293. Базарова. -Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 113с.
2. Шарафутдинова Р.И., Галимзянова И.И. Профессиональная деятельность современного инженера // Вестник КГТУ. - 2012. - №6. - С. 255-258.
© Э. В. Сахабиева - к.т.н., доц. каф. технологического оборудования медицинской и легкой промышленности КНИТУ, elsah64@mail.ru; И. Н. Мусин - к.т.н., зав. каф. технологического оборудования медицинской и легкой промышленности КНИТУ, imusin@kstu.ru; С. Н. Иванова - к.т.н., доц. той же кафедры.
© E. V. Sahabieva - Ph.D., assistant professor Department of Medical Technological equipment medical and light industry KNRTU, elsah64@mail.ru; 1 N. Musin - Ph.D., head. the Department of Medical Technology equipment and light industry KNRTU, imusin@kstu.ru; S. N. Ivanova - Ph.D., assistant professor Department of Medical Technological equipment medical and light industry KNRTU.
