Просто убавь воды. Как технология сублимации помогает спасать жизни
Что за новый способ, используемый в производстве еды и фармакологии применяется сейчас? Разбирался aif.ru.
В массовом сознании термин «сублимация» больше связан с психологией. Так психотерапевты называют способ переключения энергии (как правило, негативной) на достижение социально одобряемых целей или просто на снятие внутреннего напряжения. А что такое производственная технология сублимации? Об этом aif.ru рассказал эксперт в сфере производства сублимационных установок Алексей Бутримов.
Технология сублимирования, при которой из продукта удаляется вся влага, широко применяется в производстве. Например, в пищевой промышленности. Лиофилизация помогает сохранить урожай и сделать продуктовые запасы на долгий срок. Сухие продукты, полученные с помощью этой технологии, широко используются в кондитерском деле. Они также входят в рацион туристов, космонавтов и полярников, позволяя им получить необходимые пищевые добавки в экстремальных условиях. Однако немногие знают, что сублимация нашла применение и в медицинской сфере. Специалисты используют ее для высушивания лекарств, крови и создания материалов для трансплантационной хирургии.
Коротко о технологии
«Процесс сублимации (лиофилизации) представляет собой процедуру полного удаления влаги. Преимущество этого метода заключается в том, что он обеспечивает испарение воды из замороженных продуктов без их перехода в жидкое состояние, — объясняет Бутримов. — Одним из этапов технологии сублимации является процесс заморозки с последующим быстрым испарением воды в вакууме. Для фармацевтической продукции используются два разных метода: заморозка в контакте с охлажденной поверхностью и динамическая заморозка (или заморозка вращением в охлаждающей ванне). Испарение воды в ходе сублимационной сушки из замороженного сырья происходит без оттаивания благодаря воздействию низкого давления. Таким образом, вакуум позволяет удалить воду и прочие жидкости из обрабатываемого сырья, не теряя свойств и исходной структуры».
Профит для фармакологии
Технология сублимирования получила широкое применение в фармакологии из-за способности наилучшим образом сохранять свойства медикаментов. Метод лиофилизации, по словам эксперта, применяется для производства препаратов гормональной терапии, антибиотиков, витаминов, ферментных препаратов, а также для изготовления препаратов крови, сыворотки и вакцин. Порошки, полученные этим способом, очень гигроскопичны и быстро растворяются. «Важно отметить, что лиофилизированные лекарственные средства сохраняют свою биологическую активность на протяжении длительного времени с минимальными потерями количества живых микробных клеток, — подчеркивает эксперт. — Низкотемпературные условия процесса сублимационной сушки не только сохраняют первоначальные свойства продукта (биологически активные вещества, запах, вкус, цвет), но и улучшают их за счет концентрации наиболее ценных компонентов».
Лиофилизация применяется и при изготовлении медицинских пробиотических препаратов. Процесс высушивания в этом случае обеспечивает стабилизацию бактериальной культуры, которая важна для обеспечения жизнеспособности клеток в препарате. От последнего будет зависеть срок годности лекарственного средства.
Как рассказал Бутримов, ученые из Томского научно-исследовательского института вакцин и сывороток изучали влияние условий сублимационного высушивания препаратов лактобактерина и бифидумбактерина. Результаты исследования показали, что количество живых микробных клеток в препаратах после процесса лиофилизации практически не изменилось. Этому поспособствовала высокая скорость замораживания продукта, благодаря которой потери микробных клеток были минимальны.
Таким образом, лиофильное высушивание является надежным способом сохранения биоматериалов. В лиофилизированных культурах значительная часть бактерий сохраняется в жизнеспособном состоянии в течение многих лет, не теряя при этом биологических свойств.
Реконструктивная медицина
Лиофилизация успешно нашла свое применение и в сфере реконструктивной медицины, обеспечивая восстановление утраченной или деформированной части организма человека. В этой сфере медицины сублимации подвергаются трансплантаты и аллотрансплантаты (это ткани и органы, взятые от неродственного донора). Технология сублимации позволяет не просто анатомически восстанавливать ткани и органы, но и возвращать им прежние функциональные свойства.
По словам эксперта, ученые, изучавшие сублимированные ткани, пришли к выводу, что в процессе лиофилизации материалы приобретают устойчивость к факторам внешней среды и способность сохранять комплекс структурных и биохимических качеств. Помимо этого, лиофилизированные трансплантаты обладают достаточной прочностью и эластичностью. Так, они могут создавать необходимое натяжение концов поврежденного сухожилия, что способствует более полноценной регенерации.
«Сублимированные трансплантаты могут возвращать поврежденным тканям и органам прежние функциональные свойства. Например, лиофилизированные губчатые аллотрансплантаты, помещенные в пространство глаза на пять лет, не рассасываются, не рубцуются, сохраняют в тканях реципиента свою первоначальную структуру, выполняя дренажную функцию, прорастают», — говорит Бутримов.
Всегда свежая кровь
«Год назад нами с партнёрами была разработана новая технология получения сухой плазмы крови для применения в военно-полевых условиях, — рассказал специалист. — Эта технология, как мы надеемся, сможет стать прорывом в медицине. Она предлагает мобильное и удобное решение для профессионалов, которые оперируют в полевых условиях, где доступ к традиционным методам переливания крови отсутствует или ограничен».
Суть технологии состоит в том, что при помощи сублимации получают лиофилизированную плазму, которую боец может носить с собой в специальном пакете в индивидуальной аптечке. При ранении достаточно извлечь пакет, развести сухую плазму специальным раствором и через пять минут восстановленная плазма будет готова к переливанию.
По словам Бутримова, работа над инновацией началась два года назад, сейчас она готова к испытаниям. И если они будут успешно пройдены, технологию можно будет внедрить в жизнь. Применение сухой плазмы будет востребовано не только в боевых действиях, но и в мирной жизни — она будет очень полезна в учреждениях здравоохранения. Например, в экстренных ситуациях, когда доступ к свежей крови или возможность транспортировки раненных ограничены, сухая плазма может стать спасительной альтернативой для больных и пострадавших.
Несомненно, внедрение такой инновации требует проведения дополнительных испытаний и регулирования правил ее использования. Однако если технология получения сухой плазмы докажет свою эффективность, она станет настоящим прорывом в области медицины и спасения жизней, обеспечивая быструю и легкодоступную помощь там, где это критически необходимо.