Ученые из Саровского физико-технического института (СарФТИ) — филиала НИЯУ МИФИ и Российского федерального ядерного центра — Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики разработали уникальный аппарат для получения оксида азота, который сегодня успешно проходит испытания при лечении пациентов с коронавирусом COVID-19. О том, как и для чего создавался аппарат корреспонденту МИА "Россия сегодня" рассказал руководитель авторского коллектива, член-корреспондент РАН Виктор Дмитриевич Селемир.
— Виктор Дмитриевич, кто занимался разработкой аппарата "Тианокс"?
— Этот аппарат создали сотрудники РФЯЦ-ВНИИЭФ, по совместительству — преподаватели Саровского физико-технического института НИЯУ МИФИ. Среди авторов — один из ведущих российских специалистов по физике газового разряда профессор, заведующий кафедрой СарФТИ Владимир Карелин, главный специалист ВНИИЭФ Сергей Буранов и ведущий научный сотрудник ВНИИЭФ Александр Ширшин.
— Что предшествовало созданию прибора?
— Заведующий лабораторией Института химической физики им. Н.Н.Семенова РАН Анатолий Ванин еще в 1965 году открыл воздействие монооксида азота NO на человеческий организм и изучил роль этой молекулы в регулировании протекающих в нем процессов. В 1992 году молекула монооксида азота была названа в журнале "Science" молекулой года из-за обилия посвященных ей научных публикаций. В конце 90-х годов группа из трех американских биофизиков получила Нобелевскую премию за открытие, связанное с монооксидом азота.
Практически с того же времени медики в США и России начали применять монооксид азота в клинической практике как эффективное средство для борьбы с тромбозом и для снижения давления в малом круге кровообращения.
Монооксид азота производили путем разложения аммиака, заполняли им баллоны и транспортировали их в соседние лечебные учреждения. К сожалению, транспортировать на большие расстояния это вещество невозможно. Оно окисляется до NO2, который в организме человека может вступить в реакцию с водой и образовать азотную кислоту, что для здоровья совсем не полезно.
Можно сказать, что у нас, в России, получилась "столичная медицина": завод, который производит монооксид азота, находится в Подмосковье, и он обслуживал потребности лишь московских пациентов.
Таким образом, неизбежно встала задача научиться быстро делать и доставлять до постели больного свежий газ.
— Почему вы, физики из ядерного центра, подключились к решению этой задачи?
— Одним из пионеров применения монооксида азота в России стал всемирно известный пульмонолог, академик РАН Александр Григорьевич Чучалин, под руководством которого была проведена первая операция по пересадке легких в нашей стране. Он призвал ученых и инженеров создать аппарат, который бы генерировал монооксид азота непосредственно у постели больного.
Одно из писем Александра Григорьевича попало к нам. Пройдя этап отрицания, что такой прибор нельзя сделать, что это задача для химиков, мы, в конце концов, принялись за работу. В основу аппарата для получения монооксида азота мы положили электрофизические методы.
Мы изучили книгу классиков советского атомного проекта Якова Зельдовича и Давида Франк-Каменецкого "Горение азота в атмосфере кислорода". Там рассматривались цепные реакции, которые идут при горении. Вообще говоря, там получается равновесная плазма, где наряду с монооксидом азота генерируются примеси — неполезные для дыхания двуокись азота NO2 и озон. Наша задача была — избавиться от примесей.
В конце концов, наши сотрудники сообразили, что можно использовать неравновесную плазму, рассчитали ее кинетику, нашли способы генерирования плазмы с очень высокой температурой электронов и практически холодными ионами. В результате нам удалось получить чистый монооксид азота, который годится для медицинских целей.
— После этого был сделан аппарат?
— Да, его окончательный вид определился в 2017 году. После этого были большие работы по предклиническим и клиническим испытаниям. На данный момент у нас есть вся документация, выпущена опытная партия приборов. Были проведены необходимые технические испытания, которые показали безопасность этого аппарата и возможность его применения в медицинских учреждениях.
На основании этих исследований Росздравнадзор и Минздрав разрешили проводить клинические испытания с участием человека. Такие испытания со взрослыми пациентами и с детьми грудного возраста были успешно завершены под руководством доктора Андрея Баутина в научно-исследовательском медицинском центре имени Алмазова в Санкт-Петербурге.
В ближайшее время мы надеемся получить в Росздравнадзоре регистрационное удостоверение, которое позволит нам производить и продавать наш аппарат, а медикам — покупать и использовать его в медицинской практике.
— Какие заболевания планируется лечить с помощью аппарата "Тианокс"?
— Основное применение аппарата – это помощь кардиобольным. При сердечно-сосудистых проблемах у людей зачастую поднимается давление в малом круге кровообращения. Единственный приемлемый способ уменьшения этого давления — ингаляция монооксидом азота. Если давление пациента опускается до определенных значений, его уже можно оперировать.
Вообще, больных сердечно-сосудистыми болезнями, у которых давление превышает необходимый для операции уровень, в мире 25%. Раньше таким людям за пределами столичных клиник, оснащенных баллонами с оксидом азота, отказывали в операциях. Нашим же аппаратом смогут пользоваться кардиологи от Дальнего Востока до Калининграда. Без преувеличения, мы сделали один из разделов высокотехнологичной медицины доступным для больных в любом регионе России
— Как аппарат "Тианокс" проявил себя при лечении пациентов с короновирусной инфекцией?
— Медики выдвигают разные гипотезы о том, что происходит в организме больного коронавирусом. В частности, выдвигается гипотеза, что при воспалении легких, которое развивается под воздействием коронавируса, у пациентов идет тромбоз мелких сосудов в легких. Монооксид азота позволяет их раскупорить, и больным становится легче. Такой эффект уже был отмечен. Мы надеемся, что аппарат найдет свое применение при лечении коронавирусной инфекции.
На эту тему ведутся исследования в НИИ скорой помощи имени М.Н. Склифосовского, в Приволжском окружном медицинском центре ФМБА, в центре имени Алмазова. Насколько этот метод лечения будет эффективным, покажет время, но есть надежда, что он действительно будет помогать.
— Кто будет заниматься изготовлением аппарата?
— Наша команда получила заказ от "Росатома" на изготовление 50 приборов к концу июня этого года. Это не так много, но это поможет наладить серийный выпуск.
— Один прибор обеспечивает за единицу времени только одного пациента или нескольких сразу?
— Протоколы лечения еще не утверждены, но есть варианты, когда на ранних этапах заболевания больному достаточно подышать оксидом азота непродолжительное время, и тогда один прибор обеспечит достаточно много пациентов. А вот тяжелых больных, по-видимому, придется подключать к прибору вместе с ИВЛ. В сердечно-сосудистых клиниках аппарат применяется именно так. Конечно, хотелось бы помочь как можно большему количеству людей.