W czasie trwania Targów Intertechnology'98 w Łodzi zaprezentowano
szereg opracowanych w polskich instytutach badawczych technologii,
które poszukują nabywcy.

Grzegorz Filip

Twórcy wynalazków oferowali swoją myśl firmom poszukującym nowych rozwiązań. Pokazano m.in. bezazbestowe materiały uszczelniające z Politechniki Łódzkiej i kielecką technologię laserowego kształtowania metali, o których pisaliśmy w poprzednim numerze. Politechnika Warszawska oferowała materiały kompozytowe z azotku krzemu. Wykonane w ten sposób łożyska kulkowe mogą pracować w bardzo wysokich temperaturach, powyżej 1000 st. C. Jest to rewelacyjny materiał na narzędzia do obróbki żeliwa. Wytrzymuje bardzo wysokie parametry skrawania. Stosowany jest w energetyce, na dysze spawalnicze, w inżynierii chemicznej, w silnikach tłokowych, w turbinach gazowych, przemyśle włókienniczym i in. Materiał ten można ciąć, obrabiać, w postaci proszkowej natryskiwać na powierzchnie metalowe, uzyskując warstwy odporne na ścieranie.

Jedną z ofert była znana już dobrze fotodioda lawinowa, opracowana w warszawskim Instytucie Technologii Elektronowej. Jest ona maleńkim fotodetektorem krzemowym o średnicy od 0,3 do 3 mm, który bada wewnętrzne wzmocnienie prądowe. Przeznaczona jest m.in. do użycia w technice światłowodowej.

POMPA RATUJE ŻYCIE

Przyjrzyjmy się bliżej kilku oferowanym wynalazkom, zaczynając od pneumatycznego systemu wspomagania krążenia, opracowanego przez Pracownię Sztucznego Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu. Kilka technik wspomagania krążenia zebrano tu w jeden system.

Coraz trudniej pozyskać dawców dla ludzi oczekujących na przeszczep serca. Rośnie też średni wiek dawców. Zaniża się więc stawiane im wymagania, aby poszerzyć ich krąg. W USA liczba pacjentów ze skrajną niewydolnością serca wynosi ok. 70 tys. Rocznie wykonuje się ok. 2 tys. transplantacji. Dysproporcja jest więc ogromna. W Polsce transplantacji dokonuje się w trzech ośrodkach. Rocznie przeprowadza się ich 80 do 90. Wskaźnik umieralności biorców oczekujących na transplantację wynosi u nas ok. 60 proc., tzn. 6 na 10 osób umiera nie doczekawszy się dawcy. Przedstawiony system pozwala na przedłużenie życia i doczekanie się dawcy serca.

Wskazania do wspomagania krążenia to ostra krytyczna niewydolność serca po zabiegu kardiochirurgicznym bądź po zawale lub w oczekiwaniu na przeszczep po chorobie wieńcowej. Na świecie używa się już pozaustrojowych pomp wspomagania krążenia. Dominują tu firmy amerykańskie i nasz polski system PCAS, tańszy od innych. Istnieją też implantowane sztuczne serca z napędem na zewnątrz lub wewnątrz. Te ostatnie robią tylko Amerykanie.

Pompę stosuje się w tedy, gdy serce nie jest w stanie pompować tyle krwi, ile powinno, ciśnienie systemowe krwi jest zbyt niskie, krytycznie wzrasta ciśnienie lewoprzedsionkowe i spada diureza, co oznacza ograniczenie funkcji nerek. Pompy używa się, gdy wymienionych zjawisk nie można powstrzymać farmakologicznie. Kiedy nie ma już innych urządzeń, które mogą utrzymać pacjenta przy życiu, polska pompa pozwala żyć jeszcze przez 3 miesiące. Urządzenie znajduje się przy łóżku chorego. Połączone jest przewodami pobierającymi krew z układu krążenia i oddającymi ją z powrotem.

Pompa ma trójwarstwową membranę separowaną grafitem. Gazem roboczym jest powietrze. Parametry eksploatacyjne zbliżone są do naturalnego serca. Zaletą urządzenia jest fakt, że krew w kontakcie z tą pompą właściwie nie krzepnie. Wykonana z poliuretanu powierzchnia jest biozgodna, nie wywołuje reakcji immunologicznych. Aparat ma przejrzyste ściany, co jest ważne przy inspekcji lekarza bądź obsługującego technika.

Pompa ta została zastosowana ponad 30 razy w badaniach klinicznych i już ratuje życie. Najdłuższe wspomaganie wyniosło dotąd 43 dni, a najdłuższe wspomaganie do regeneracji serca - 14 dni. Stosuje się je po operacji, aby serce po szoku wróciło do normalnej pracy. Sterownik pneumatyczny, także opracowany w Pracowni Sztucznego Serca, jest prostą konstrukcją, możliwą do obsługi przez pielęgniarkę.

TLEN NISZCZY RAKA

Inną oferowaną w Łodzi technologią medyczną była metoda fotodynamiczna leczenia nowotworów. Idea jest następująca: pacjentowi podaje się dożylnie bądź śródtkankowo barwnik (fotouczulacz) w roztworze wodnym, lipidowym lub w soli fizjologicznej. Barwnik musi być nietoksyczny, selektywnie retencjonować się w tkance nowotworowej a metabolizować się szybko w tkance zdrowej. Gdy nastąpi retencja, naświetla się tkankę światłem o paśmie mieszczącym się w obszarze absorbcji tego barwnika i obserwuje czerwoną luminescencję tkanki nowotworowej. W ten sposób możliwa jest diagnoza wielkości, kształtu i stopnia rozsiania zmian nowotworowych. Jest to metoda bardzo czuła. Może praktycznie wykryć pojedynczą komórkę nowotworową.

Komórka pochłonie barwnik i zaświeci. Teraz trzeba skonstruować urządzenie elektroniczne, które zarejestruje to maleńkie światełko, wzmocni i przekaże z wnętrza organizmu na zewnątrz. Do diagnozy używa się światła o długości fali 360-405 nm. Niszczy ono tylko bardzo płytkie nowotwory skóry. Przy leczeniu trzeba przejść na terapeutyczne długości fali, które - dla fotobarwników z grupy porfiryn - kształtują się na poziomie 630-635 nm. Im większa długość fali światła, tym głębiej penetruje ono tkankę. W wyniku naświetlania w tkance zawierającej barwnik następuje kaskada reakcji fotochemicznych, w wyniku których powstaje tlen singletowy, bardzo wzbudzony i reaktywny. Selektywnie niszczy on tkankę nowotworową.

Problem polega na znalezieniu odpowiedniego barwnika (fotosensybilizatora) i odpowiedniego źródła światła. Z przebadanych kilku tysięcy barwników jeden uzyskał atest amerykańskiej agendy ds rejestracji leków i jest stosowany w klinikach USA, Kanady, Japonii i Europy Zachodniej. Jest to jednak preparat bardzo drogi i raz rozampułkowany nie nadaje się powtórnie do użycia.

Naukowcy z WAT opracowali barwnik, będący - podobnie jak amerykański - pochodną hemu, czerwonego barwnika krwi. Wynaleźli metodę, dzięki której wnika on do komórki, doprowadzili go także do postaci, w której staje się on rozpuszczalny w wodzie. Uzyskali w ten sposób klasę fotosensybilizatorów drugiej generacji, rozpuszczalnych w wodzie, łatwo się wchłaniających do różnych typów nowotworów. Są one bardzo proste w obsłudze. W Wojskowej Akademii Technicznej zostały również zbudowane zestawy do diagnostyki. Metoda jest szeroko opatentowana w USA, Kanadzie, Japonii, Chinach, Rosji. Badania kliniczne prowadzone są w 25 współpracujących klinikach. Prof. Alfreda Graczyk z WAT uważa, że polski barwnik będzie kilkakrotnie tańszy od zagranicznego, a metoda diagnostyczna i terapeutyczna stanie się priorytetową we wczesnych stadiach raka, z wyjątkiem nowotworów naczyń.

LECZENIE SYSTEMÓW KANALIZACYJNYCH

Obok technologii służących ochronie zdrowia, prezentowano w Łodzi wynalazki z dziedziny inżynierii środowiska. W Politechnice Częstochowskiej opracowano wielokomorowe zbiorniki retencyjne (grawitacyjne i grawitacyjno-podciśnieniowe) do zastosowania w kanalizacji. Kanalizacja to najdroższe z działających sieci w ramach infrastruktury technicznej miast. Aglomeracje rozbudowują się. Trzeba odprowadzać coraz więcej ścieków bytowo-gospodarczych, przemysłowych i deszczowych. Te ostanie stanowią największy problem. Pojawiają się rzadko, za to w dużej objętości. Kanały projektowane są na duże deszcze, jakie zdarzają się średnio raz na dwa lata. Przez resztę czasu przekrój kanału jest praktycznie niewykorzystany, z czym wiążą się ogromne koszty. Wyjściem z tej sytuacji staje się retencja.

Politechnika Częstochowska posiada kilkanaście patentów na ściekowe zbiorniki retencyjne. Prof. Józef Dziopak przedstawił w Łodzi dwie nowe generacje zbiorników. Zbiornik klasyczny opróżnia się dopiero po całkowitym wypełnieniu. Nowość z PCz. to system dwukomorowy z małą komorą przepływową, w której odbywa się regulowanie odpływu ścieków. Nie trzeba pomp, wystarczy zawór zwrotny i wszystko odbywa się samoczynnie. Inny zbiornik, przeznaczony dla ścieków przemysłowych, które wykazują dużą zmienność przepływu, składa się z dwóch przestrzeni retencyjnych - górnej i dolnej, z dwoma zaworami. Już w czasie akumulacji można odprowadzić część ścieków, co wpływa na zmniejszenie potrzebnej pojemności nawet o 50 proc. i obniżenie kosztów. Średnia oszczędność na inwestycji dla 50-tysięcznego miasta wyniesie ok. pół miliona zł.

Zbiorniki stosowane są najczęściej na terenach gęsto zabudowanych, gdzie jest mało miejsca. Wymyślono więc zbiornik retencyjny, który jest fundamentem dla wielopoziomowego garażu miejskiego. Na jednej powierzchni buduje się w ten sposób dwie inwestycje, co obniża koszty. Kilka takich zbiorników jest już w fazie budowy. Zakład Wodociągów i Kanalizacji PCz. oferuje wdrożenie opatentowanych rozwiązań oraz opracowanie koncepcji budowy nowych i modernizacji istniejących układów kanalizacyjnych, z dostosowaniem do lokalnych warunków i potrzeb. Umożliwiają to przygotowane programy komputerowe, które modelują parametry zbiornika.

KURCZĘTA ŚWIEŻE

Prof. Stanisław Michałowski z Politechniki Łódzkiej, wraz z zespołem, opracował nową metodę przedłużania trwałości mięsa drobiowego. W odróżnieniu od innych rodzajów mięsa, drób jest spożywany coraz powszechniej. Wynika to z kosztów produkcji i walorów żywieniowych. Mięso to, niestety, szybko ulega zepsuciu. Znanych jest kilka metod jego utrwalania. Najtańsza to chłodzenie, które dodatkowo gwarantuje zachowanie pierwotnych właściwości i nie ogranicza możliwości późniejszego wykorzystania. Wadą jest krótki okres przechowywania, poszukuje się więc metod jego wydłużenia.

W Polsce całe tuszki drobiowe przechowuje się w temperaturze od 0 do 4 st. C przez 6 dni, a przy 10 st. już tylko jeden dzień. Tuszki podzielone (udka, piersi) w temperaturze od -1 do 2 st.C można przechowywać dwie doby, w najlepszych zakładach - 3 doby. Łódzcy badacze pokusili się o przedłużenie trwałości przy zachowaniu bezpieczeństwa mikrobiologicznego i zapewnieniu wysokiej jakości mięsa.

Największy wpływ na psucie się mięsa ma wzrost drobnoustrojów. Może on zostać powstrzymany, jeśli zmodyfikuje się skład powietrza przy pakowaniu w warunkach stałej temperatury, z zastosowaniem właściwego materiału na opakowania. W wyniku badań uzyskano przedłużenie okresu trwałości do dwóch a nawet czterech tygodni. W praktyce, jeśli przedłuży się trwałość do tygodnia, handel jest usatysfakcjonowany. Przedmiotem wynalazku był więc skład mieszaniny gazowej. Wykazano, że atmosfery zawierające powyżej 60 proc. dwutlenku węgla powstrzymują wzrost drobnoustrojów, a nawet wykazują cechy działania bakteriobójczego. Do przechowywania mięsa drobiowego ustalono optymalny skład atmosfery: 70-80 proc. dwutlenku węgla, 20-30 proc. azotu i 0-5 proc. tlenu.

Większość metod pakowania zaleca stosowanie atmosfery beztlenowej. Jednak dopuszczenie niewielkich ilości tlenu obniża koszty pakowania i skraca jego czas, a klient widzi efekty ewentualnego zepsucia mięsa, jeśli nie zachowano reżimu chłodniczego. Już przy zawartości 1 proc. tlenu psujące się mięso brunatnieje.

Metoda jest prosta i tania. Atmosferę pakowania wytwarza się przy użyciu tylko jednego gazu - dwutlenku węgla, dostępnego w każdej wytwórni gazu. Nie trzeba kupować drogich maszyn pakujących, wystarczy zwykła pakowarka próżniowa.

Na Targach nagrodzono wiele rozwiązań. Organizatorów pochwalono za dobrą pracę. Instytucje wspierające transfer technologii obiecały pomoc. Promocja na Targach to tylko jedna z form upowszechniania nowych rozwiązań technicznych. Istnieją przecież powołane w tym celu instytucje państwowe, jak Agencja Techniki i Technologii czy Komitet Badań Naukowych i prywatne, jak firma Hi-Tech, wreszcie - parki technologiczne. W upowszechnianie własnych osiągnięć najwięcej pracy muszą jednak włożyć ich twórcy.

Uwagi.