Студент МАИ разработал миниатюрный мембранный фильтр для удешевления биоинженерных исследований

Фото: Пресс-служба МАИ / Архив

Студент института № 3 «Системы управления, информатика и электроэнергетика» МАИ Теймур Хайдаров разработал мини-диализатор — фильтр, разделяющий компоненты растворов, — для работы с небольшими образцами жидкостей. Устройство предназначено для ситуаций, когда стандартные диализаторы, объём которых начинается от 18 мл, слишком велики для лабораторных задач — например при создании эритроцитов-биореакторов, «нагруженных» лекарствами.

Над проектом маёвец работал вместе с научным руководителем — учёным из Национального медицинского исследовательского центра детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачёва.

За счёт миниатюрного размера диализатор позволит экономить дорогостоящие реактивы и клеточные материалы при доклинических испытаниях. Он имеет внутренний объем около 1,5 мл — в 12 раз меньше самых компактных устройств, имеющихся в продаже. При этом его стоимость в четыре-пять раз ниже. 

— Ранее диализаторов такого объема на рынке просто не существовало, — рассказал Теймур Хайдаров. — Разработка выглядит как пучок полых волокон, выполненных из проницаемого мембранного материала. Пучок помещают в стакан с диализирующей жидкостью, а через волокна с помощью перистальтического насоса прокачивают очищаемый раствор. Очищение происходит за счёт диффузии — молекулы примесей проходят через стенки волокон из области высокой концентрации в область низкой, то есть наружу, в диализирующую жидкость. Крупные частицы, например эритроциты или другие клетки, остаются внутри. Это обусловлено тем, что поры в волокнах пропускают молекулы или клетки только определённых размеров. Например, таким образом можно очистить кровь от мочевины.

Одна из ключевых проблем, с которой столкнулся разработчик при создании устройства, — обеспечение герметичности его частей при миниатюрном размере. Для герметизации мест соединения волокон было решено использовать полиуретан, а для подключения к перистальтическому насосу на 3D-принтере были напечатаны соединительные насадки. 

Разработка уже испытана и подтвердила свою работоспособность — экспериментальные данные с точностью более 99% совпали с теоретической моделью.

Мини-диализатор может заинтересовать фармацевтические центры, которые тестируют новые противоопухолевые ферменты, биотех-стартапы, работающие над доставкой препаратов внутрь клеток крови, и университетские лаборатории, занимающиеся мембранными технологиями. Также интерес могут проявить компании, производящие лабораторное оборудование.