Исследователи из Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) совместно с Томским НИИ курортологии и физиотерапии разработали комплексную методику восстановления тканей организма после термических травм, основанную на применении микроволнового излучения и введении стволовых клеток. Для этого создан импульсно-периодический портативный генератор микроволнового излучения с длительностью импульса около 100 наносекунд и частотой излучения 10 гигагерц. Он способен обеспечивать требуемую для стимулирующего эффекта плотность потока мощностью десятки микроватт. Результаты экспериментальных исследований показали, что введение стволовых клеток в область раны с последующим воздействием на нее импульсами излучения трехсантиметрового диапазона длин волн позволяет добиться полного восстановления всех слоев кожи без формирования посттравматических рубцов и воспаления.
«Вот уже более 20 лет в институте ведутся фундаментальные междисциплинарные исследования, направленные на понимание механизмов воздействия электромагнитного излучения на живые системы. Оно является эффективным инструментом для восстановления тканей кожных покровов и коррекции повреждений после ожогов. В свою очередь, введение в область ран стволовых клеток, которые активируются под воздействием излучения, ускоряет процесс регенерации. Разработка и дальнейшее внедрение таких методов в биомедицинской практике позволит в будущем подбирать индивидуальные параметры воздействующих факторов и значительно повысит эффективность восстановления поврежденных участков кожи», — отметила старший научный сотрудник отдела физической электроники ИСЭ СО РАН кандидат биологических наук Анна Викторовна Самойлова.
Как пояснил научный сотрудник отдела физической электроники ИСЭ СО РАН Руслан Вячеславович Цыганков, одним из значимых преимуществ компактного прибора, разработанного в институте, является безопасность: благодаря использованию СВЧ-излучателей с импульсно-периодическим режимом в X-диапазоне излучению подвергается лишь участок кожи и подкожные слои, пострадавшие от термической травмы, однако оно никак не воздействует на все остальные ткани и на персонал, работающий с портативным генератором на основе магнетрона.
К настоящему времени специалисты экспериментально исследовали возможности генератора микроволнового излучения для восстановления тканей на лабораторных грызунах (в полном соответствии с действующими в России ГОСТами, согласно международным стандартам и с одобрения комитета по биоэтике). Ученые сравнили процессы заживления ожоговых ран при действии трех разных способов: противоожоговой мази «Левомеколь», наносекундных микроволновых импульсов и комбинированного действия стволовых клеток и наносекундных микроволновых импульсов.
Оказалось, что воздействие импульсно-периодического микроволнового излучения способно ускорять заживление ран, по сравнению с действием мази «Левомеколь». В качестве источника стволовых клеток, введенных в область ожоговой раны, использовалась костномозговая ткань, а воздействие излучением проводилось в течение 4 дней, при этом продолжительность сеансов составляла всего несколько секунд. В течение одного месяца велись наблюдения за регенерацией поврежденной кожи у грызунов. Как оказалось, именно комбинированная методика дает максимальный эффект, позволяя не только значительно сократить срок полного заживления ран, но и добиться полного восстановления всех слоев кожи без формирования посттравматических рубцов за счет ускоренного образования грануляционной ткани и уменьшения толщины струпа.
«С точки зрения механизмов биологического действия электромагнитное излучение воздействует на мембраны клеток, вызывая перераспределение, в частности, ионов кальция. Именно кальциевые ионы регулируют многие физиологические процессы в организме человека и животных. Кроме того, воздействие наносекундных микроволн способно стимулировать активность стволовых клеток и процессы заживления раны. Грануляционная ткань переходит в волокнистую, появляются луковицы волосяных фолликулов, что говорит о полном восстановлении поврежденных тканей», – подчеркнула старший научный сотрудник экспериментальной лаборатории биомедицинских технологий Томского НИИ курортологии и физиотерапии кандидат биологических наук Алена Анатольевна Гостюхина.
В планах междисциплинарного научного коллектива — продолжение начатых испытаний и развитие комбинированных методов воздействия не только на ожоговые повреждения кожи, но и на ткани, пострадавшие от ряда других негативных факторов (обморожения, химические ожоги и др.) Разработанный исследователями метод ускорения регенерации ожоговых ран запатентован, а также осуществлена государственная регистрация соответствующих баз данных в Роспатенте.
Ольга Булгакова, пресс-служба ТНЦ СО РАН
