Клей, на изобретение которого вдохновило мелкое морское ракообразное, помогает быстро остановить кровотечение

Клей, на изобретение которого вдохновило мелкое морское ракообразное, помогает быстро остановить кровотечение

Кэри Бейт, независимый журналист

В течение последнего десятилетия ученый-исследователь и инженер из Массачусетского технологического института Хёнву Юк работал над тем, что способно предотвращать ежегодно смерть 2 миллионов человек, умирающих из-за быстрой кровопотери в результате серьезных травм и инвазивных операций. Каким образом? Изобретатель увлечен решением сложных задач. У него есть личная мотивация. Он любит печь и «выпекать» новые идеи. И он способен мыслить нестандартно.

«Инженеры — это люди, которые любят решать проблемы, используя научные инструменты и знания, — говорит он. У меня всегда появляется мотивация, когда я узнаю о какой-то важной проблеме, которая пока еще не решена в достаточной степени и находится в сфере моих профессиональных интересов, особенно если эта проблема заинтересовала меня лично».

Когда Юку было 22 года, его младший брат упал с высоты пяти этажей и получил серьезные травмы, в том числе пострадав от сильного кровотечения в результате повреждения аорты. Позже Юк узнал, что многочисленные операции, перенесённые его братом, заняли в два раза больше времени, чем планировалось, из-за проблем с остановкой кровотечения. «Наличие сильной личной мотивации [для решения] проблемы помогло мне мобилизоваться и найти более эффективные решения», — рассказывает он.

Его страстное увлечение домашней выпечкой также воодушевляет его на изобретения. «Мне особенно нравится делать кексы. Их довольно легко приготовить, и в них интересно добавлять разные ингредиенты. Они, наверное, отражают мой вкус как ученого-материаловеда/инженера, поскольку мне нравится создавать материалы с относительно простыми компонентами, но с лучшими характеристиками».

Нестандартный подход к предотвращению быстрой кровопотери

В течение последних семи лет обучения в аспирантуре Хёнву Юк изобрел несколько биоадгезивных технологий для быстрой остановки и сдерживания кровотечения у людей, пострадавших от травм или перенесших интенсивные операции.

Последнее из его изобретений, которое он разрабатывал последние четыре года, представляет собой похожий на зубную пасту клей белого цвета, который может прилипать к поверхностям, покрытым кровью. Совершенно нетрадиционный подход. Идею изобретения Юку подсказал никто иной, как простой усоногий рак, крошечное ракообразное, прилипающее к камням.

Оказывается, что это ракообразное, а также ткани животных и человека подвергаются воздействию одинаковой влажной и загрязненной среды. Усоногий рак подвергается воздействию воды и грязи, в то время как ткани тела животных и человека также влажные и «грязные», поскольку они контактируют с кровью, которая по своей природе является загрязненной жидкостью. То, как усоногому раку удается прилипать к поверхностям, заинтересовало Хёнву Юка и его группу исследователей.

У меня всегда появляется мотивация, когда я узнаю о какой-то важной проблеме, которая пока еще не решена в достаточной степени и находится в сфере моих профессиональных интересов, особенно если эта проблема заинтересовала меня лично.

Хёнву Юк, исследователь и инженер из Массачусетского технологического института

Они обнаружили, что ракообразному удается прилипать к влажным и грязным поверхностям или цепляться за них благодаря липким белковым молекулам, взвешенным в масле, которое отталкивает воду и загрязняющие вещества. Эта функция вдохновила Хюнву Юка и его команду на создание липкого раствора, который действует аналогичным образом и помогает «заклеить» кровоточащую рану на теле животного.

Вместо того, чтобы использовать настоящий белок, который ракушки используют в качестве клея, они смешали липкие микрочастицы и силиконовое масло, которое отталкивает кровь от тканей. «Чтобы клей работал, нужно, чтобы зараженные клетки крови не попали в ткань», — объясняет Хёнву Юк.

«С инженерной точки зрения такое нелогичное, нестандартное решение важно, поскольку оно может обеспечить настоящий прорыв по сравнению с традиционными подходами к остановке кровотечения», — подчеркивает он.

Что отличает это изобретение от всего, что уже есть на рынке?

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering (август 2021 г.), Хёнву Юк и его команда продемонстрировали, как их клей может остановить кровотечение за считанные секунды. Эксперимент проводился на крысах с кровоточащими повреждениями сердца и печени. У крыс, которых Хёну Юк обрабатывал стандартными препаратами, используемыми хирургами, кровотечение продолжалось. У тех же, на раны которых наносился изобретенный учеными маслянистый клей, кровотечение длилось секунд десять или около того. Крысы и свиньи, чьи раны в порядке эксперимента были обработаны этим клеем, выжили.

По словам Хёнву Юка, эта инновация не только экономит время – она также надежнее других аналогичных продуктов, поскольку создает более прочное уплотнение вокруг тканей. Кроме того, он отмечает, что паста способна быстро помогать пациентам, организм которых не может самостоятельно образовывать кровяные сгустки из-за проблем со здоровьем. Существующие решения для остановки опасного кровотечения основаны на естественной способности организма – свертываемости крови. Разрабатывая свою технологию, исследователи хотели, чтобы кровотечение можно было останавливать, вообще не полагаясь на свертываемость. «На наш взгляд, если процесс зависит от естественного образования сгустков, он замедляется и усложняется, а кроме того, это не поможет пациентам с определенными заболеваниями», — говорит Хёнву Юк.

Интеллектуальная собственность (ИС) является неотъемлемой частью любого технологического стартапа, поскольку она представляет собой один из важнейших инструментов для продуктивного взаимодействия с крупными компаниями и привлечения столь необходимых инвестиций.

Хёнву Юк

Дальнейшие шаги в процессе коммерциализации

Хотя этому стартапу еще довольно далеко до заключения коммерческих сделок, Хёнву Юк говорит, что потенциально крупными рынками сбыта могут стать страны Азии и Соединенные Штаты. Тем временем команда намерена продолжать тестировать свой клей, идею которого изобретателям подсказало мелкое морское ракообразное.

Благодаря продолжающемуся финансированию со стороны корпоративных и частных инвесторов исследователи планируют продолжить доклинические исследования на более крупных животных (свиньях), чтобы лучше оптимизировать технологию для конкретных клинических показаний, а также собрать необходимые данные для получения разрешения от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для проведения первого клинического испытания на людях. Они надеются, что смогут испытать свой клей на людях уже через 18 месяцев. Внимание будет сосредоточено на проверке способности клея останавливать кровотечение во время операций на цельных органах (например, печени, селезенке и почках), сердечно-сосудистой хирургии, а также эндоскопической хирургии (желудочно-кишечное кровотечение и т. д.). Они также планируют изучить потребности в применении клея военными для обработки огнестрельных ранений и повреждений от ударов.

Перспективная инновация для пациентов и медицинских учреждений

Результаты изучения воздействия клея на кровоточащие ткани животных, хотя и находятся пока еще на ранних стадиях анализа, дают надежду людям с заболеваниями крови, сердца и печени, требующими хирургического вмешательства.

Клей может помочь сократить время, необходимое хирургам для остановки кровотечения во время операций. Это также может оказаться полезным там, где нет доступа к хирургическим средствам, например в зонах боевых действий или в регионах с ограниченными ресурсами.

Хотя пока еще довольно далеко до того момента, когда изобретение Юка будет готово к применению, его ингредиенты выглядят многообещающе. Миллионы людей наверняка будут ждать его с нетерпением.

Хёнву Юк о значении интеллектуальной собственности

Насколько важна интеллектуальная собственность для вашего бизнеса?

ИС является неотъемлемой частью любого технологического стартапа, поскольку она представляет собой один из важнейших инструментов для продуктивного взаимодействия с крупными компаниями и привлечения столь необходимых инвестиций. Компании и инвесторы в первую очередь хотят знать, защищена ли наша технология соответствующим патентом. Говоря о нашем опыте, трудно представить, как мы могли бы выполнять обычные действия, необходимые для дальнейших шагов по коммерциализации, если бы наши технологии и ИС не охранялись патентами.

Как вы обеспечиваете охрану вашей ИС?

Мы защищаем нашу ИС традиционным способом, регистрируя патенты в стране и за рубежом. Поскольку в настоящее время разрабатываемые в лабораториях технологии широко внедряются в соответствующих отраслях, работа по повышению осведомленности о значении ИС и ее охраны заметно активизировалась и более не ограничивается публикацией статей в научных журналах. Учитывая, насколько в нашей академической карьере важна защита инноваций и прав собственности на идеи от конкурентов, я довольно быстро и естественным образом понял значение охраны ИС при помощи патентов для нашей коммерческой деятельности.

Что вы можете сказать о вашем опыте подачи заявок на патенты?

В Соединенных Штатах процедура предварительной подачи заявки является достаточно быстрой и простой. Можно легко подать заявку на патент через ведомства, которые занимаются лицензированием технологий, куда заявка по процедуре РCT обычно подается вместе с национальной заявкой, что позволяет получить международную охрану в приоритетном порядке. Официальная подача патентной заявки занимает гораздо больше времени и часто требует тесного взаимодействия с патентным поверенным и ведомством по лицензированию технологий, поэтому нужно быть уверенным в том, что ИС является достаточно ценной в коммерческом отношении, чтобы юридические расходы были оправданы.

Есть ли у вас стратегия в отношении ИС?

Мы будем руководствоваться общей стратегией МТИ в отношении ИС, в соответствии с которой технологии группируются в различные категории для защиты от нарушений. Сейчас мы находимся лишь в начале процесса разработки такой стратегии в области ИС и наш стартап считает это приоритетом. Я понимаю, что стратегия в области ИС, начиная с условий лицензионного соглашения (если будут применяться разработанные в университете технологии), может иметь решающее значение для всего процесса коммерциализации. Мы стараемся все тщательно продумать с помощью опытных наставников и юрисконсультов.

Какие уроки вы уже извлекли в связи с ИС, которыми вы могли бы поделиться?

Я понял, что патент гораздо важнее научно-исследовательской работы, когда речь идет о коммерциализации ИС. Хотя я приложил немало усилий к составлению обоснованных патентных заявок на свои недавние изобретения, я обнаружил, что мои более ранние патентные заявки были несколько менее убедительными, поскольку я был больше сосредоточен на публикации научных статей, чем на подготовке сильных патентных заявок. Я усвоил, что патентная заявка не является и не должна быть всего лишь выдержкой из научной работы. Помимо технологических аспектов изобретения в ней должны быть изложены коммерческие соображения, включая значительный объем формулы изобретения, для предотвращения нарушений в виде незначительных модификаций, и т. п.

«Журнал ВОИС» призван помочь читателям улучшить свое понимание интеллектуальной собственности и деятельности ВОИС и не является официальным документом ВОИС. Используемые в этой публикации обозначения и представляемые материалы никоим образом не выражают мнение ВОИС относительно правового статуса каких бы то ни было стран, территорий или районов или их органов власти или относительно делимитации их границ. Данная публикация не преследует цели отразить точку зрения государств-членов или Секретариата ВОИС. Упоминание в публикации конкретных компаний или продуктов определенных производителей не означает, что ВОИС их поддерживает или рекомендует или отдает им предпочтение перед другими аналогичными компаниями и продуктами, которые в материалах не упомянуты.