Фиброин шелка

Если честно, когда слышу про фиброин, всегда удивляюсь, как многие до сих пор путают его с обычным шёлком. Вроде бы разница очевидна — фиброин это структурный белок, а серицин тот самый клей, который приходится вываривать. Но в промышленности до сих пор встречаются попытки использовать неочищенное сырьё, потом удивляются, почему биосовместимость не та. Мы в Группа Ниннань Наньсылу через это прошли лет пять назад, когда только начинали эксперименты с медицинскими имплантами.

Технологические нюансы экстракции

Наш технолог как-то сказал: 'С фиброином шелка либо сразу попадаешь в параметры, либо месяцы уходят на доводку'. Особенно критична температура щелочного раствора при денидрировании — отклонение на 2°C уже даёт разницу в молекулярной массе. В 2020-м пришлось списать целую партию из-за перегрева, материал пошёл на нетканые мембраны для фильтрации.

Интересно, что коконы с наших плантаций в Гуанси показывают разное содержание фиброина в зависимости от сезона сбора. Весенние дают более длинные нити, но чуть менее стабильные по составу. Осенние, хоть и короче, зато идеальны для порошковых форм — после механохимической обработки именно из них получаются самые однородные частицы.

Сейчас отрабатываем методику электроспиннинга с контролем влажности прямо в процессе. Старое оборудование не позволяло держать стабильные 45%, теперь закупили швейцарские камеры, но пришлось переписывать весь техрегламент. Кстати, подробности наших методов есть на https://www.nsljt.ru в разделе R&D.

Практическое применение в медицине

Самый успешный наш проект — рассасывающиеся хирургические нити. Конкуренты используют часто полимеры, но у фиброина шелка принципиально иной профиль биодеградации. Неделю назад получили результаты гистологии — через 90 дней остаётся лишь незначительная инфильтрация, при этом прочность на разрыв держится до 21 дня.

Пробовали делать перевязочные материалы с антимикробной пропиткой. Столкнулись с тем, что ионы серебра снижают скорость деградации почти вдвое. Пришлось искать компромисс между антибактериальным эффектом и сроком рассасывания. В итоге остановились на комбинации с хитозаном, хотя это и удорожает производство.

Сейчас тестируем трёхслойные мембраны для направленной регенерации кости. Проблема в разной скорости резорбции слоёв — верхний иногда разрушается быстрее внутреннего. Коллеги из НИИ предлагают добавить наночастицы гидроксиапатита, но пока неясно, как это повлияет на механические свойства.

Промышленные сложности масштабирования

Когда переходили с лабораторных 100 грамм на производственные партии, столкнулись с эффектом, которого никто не предсказывал. При увеличении объёма раствора меняется кинетика образования β-складчатых структур. Первые три месяца не могли добиться стабильности, пока не внедрили каскадные реакторы с точным контролем сдвиговых напряжений.

Оборудование для формования — отдельная головная боль. Европейские линии рассчитаны на синтетические полимеры, при адаптации под фиброин шелка постоянно возникают нюансы. Например, шнековые экструдеры требуют специального покрытия, иначе происходит адгезия материала к стенкам.

Система контроля качества сейчас включает 17 параметров вместо первоначальных пяти. Самый сложный — определение степени кристалличности методом РФА. Разработали собственную методику калибровки, потому что стандартные образцы не подходили по текстуре.

Направления развития и перспективы

Сейчас активно изучаем модификацию фиброина для тканевой инженерии. Первые опыты с кардиоваскулярными каркасами обнадёживают — матрица выдерживает циклические нагрузки, сравнимые с естественными. Но остаются вопросы с васкуляризацией, особенно в толстых конструкциях.

Интересное направление — гибридные материалы с добавлением производных целлюлозы. Получаются композиты с программируемой жёсткостью, перспективные для ортопедии. Правда, стоимость пока высока, в основном из-за сложной очистки компонентов.

В рамках диверсификации бизнеса Группа Ниннань Наньсылу рассматривает создание отдельного подразделения по биоматериалам. Уже есть предварительные договорённости с исследовательскими центрами в Казани и Новосибирске. Детали пока не разглашаются, но речь идёт о создании полного цикла — от кокона до готовых имплантов.

Экономические аспекты производства

Себестоимость — главный камень преткновения. Пока медицинские применения фиброина шелка остаются нишевыми из-за цены. Аналитики нашей компании подсчитали, что переход на замкнутый цикл использования побочных продуктов может снизить затраты на 15-18%. Например, серицин, который раньше уходил в отходы, теперь идёт на косметические линии.

Логистика сырья — отдельная статья расходов. Коконы требуют особых условий транспортировки, стандартные контейнеры не подходят. Пришлось разрабатывать многослойную упаковку с контролем газовой среды, иначе теряются свойства ещё до переработки.

Рынок постепенно растёт, но медленнее, чем прогнозировали. Основной спрос пока в премиум-сегменте — эстетическая медицина, специализированная хирургия. Для массового применения нужны либо технологические прорывы, либо государственная поддержка. В Китае, кстати, такие программы уже действуют, возможно, стоит перенять опыт.