Искусственные сосуды из полимеров

ТАСС, 14 сентября. Сотрудники Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с коллегами изготовили синтетическую матрицу из биоразлагаемого полимера, которая, растворяясь в организме, превращается в кровеносный сосуд, близкий по своим характеристикам к естественному. Об этом сообщила в понедельник ТАСС пресс-служба проекта повышения конкурентоспособности российских вузов “5-100”.

“Ученые вживили полимерную матрицу в качестве сосудистого имплантата в брюшную аорту крысы и в течение 16 месяцев наблюдали за процессом ее растворения. На месте матрицы образовался искусственный сосуд, близкий по своим характеристикам к естественному сосуду, а сама матрица показала высокую проходимость, биосовместимость и нетоксичность. Эта работа приблизила ученых к созданию искусственного сосуда. Результаты опубликованы в журнале Cell and Tissue Biology”, – говорится в сообщении.

Обычно в сердечно-сосудистой хирургии используются синтетические протезы. Они работают хорошо, когда необходимо провести реконструкцию сосудов больших диаметров (более 5 мм). Однако сосуды меньшего диаметра ими заменить невозможно: на внутренних стенках выпадают белки, содержащиеся в крови, что в сочетании с низкой скоростью кровотока вызывает образование тромбов. Синтетический протез не подходит и для детской кардиохирургии, потому что не растет вместе с ребенком.

РЕКОМЕНДУЕМ:

Воспользуйтесь электронными услугами системы здравоохранения

Сотрудники Научно-исследовательской лаборатории “Полимерные материалы для тканевой инженерии и трансплантологии” СПбПУ (вуз – участник проекта “5-100”) изготовили синтетическую матрицу из биоразлагаемого полимера – полимолочной кислоты, которая содержится в организме человека. Такая матрица состоит из нано- и микроволокон, которые очень похожи на волокнистую структуру естественного сосуда.

“Клетки донора хорошо растут на такой матрице. Мы изучили ее свойства – механическую прочность, пористость, гидрофобность. Матрица безопасна: это подтверждено в опытах на лабораторных животных и с клетками”, – сказал сотрудник НИЛ “Полимерные материалы для тканевой инженерии и трансплантологии” СПбПУ Павел Попрядухин, слова которого приводятся в сообщении.

Результаты эксперимента

Часть экспериментов проводилась на базе вивария Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И. П. Павлова (ПСПбГМУ), где есть операционная для экспериментальных животных. С помощью микрохирургической техники в участок аорты лабораторных крыс были вшиты матрицы, а за крысами – устанавлено наблюдение.

Спустя 16 месяцев ученые изъяли этот участок и провели гистологическое исследование. Оно показало, что матрица полностью растворилась. Однако, хотя на промежуточных этапах искусственный сосуд выглядел очень похожим на естественный, в итоге у лабораторных животных было выявлено расширение (аневризма) в зоне установки матрицы.

Сердечно-сосудистый хирург ПСПбГМУ, сотрудник НИЛ “Полимерные материалы для тканевой инженерии и трансплантологии” СПбПУ Гурий Попов отмечает, что по результатам эксперимента ученые сделали ряд важных выводов.

“На длинных опытах была продемонстрирована безопасность матрицы. Была показана сама возможность образования новых тканей в ней. Было доказано, что матрица нетоксична и обладает высокой проходимостью: общая проходимость имплантатов составила 93%. Это высокий показатель, который говорит о том, что пока образуется новый сосуд, матрица будет проходимой”, – сказал Попов.

В планах ученых и врачей имплантировать в матрицу клетки среднего слоя сосуда, отвечающего за прочность, и только после этого вживить матрицу лабораторным животным. Это поможет решить проблему появления аневризм в месте имплантации.

Существует достаточно много заболеваний, которые приводят к нарушению функционирования кровеносных сосудов, поскольку из-за отложений, накапливающихся на стенках сосудов, происходит сужение просвета или даже полная блокировка кровеносных сосудов. Стоит ли говорить, что восстановление нормального кровотока – это одна из приоритетных задач медицины, так как многие сердечно-сосудистые заболевания, такие как атеросклероз, тромбофлебит, варикозное расширение вен и некоторые другие, возникают на фоне частичной или полной закупорки сосудов.

Чтобы восстановить нормальное функционирование кровеносных сосудов, зачастую приходится заменять их поврежденные участки искусственными сосудами, но, к сожалению, современные сосудистые протезы не обладают всеми необходимыми характеристиками. Ученые, которые работают в области сосудистой хирургии, проводят многочисленные исследования, пытаясь создать синтетический материал, который по своим характеристикам смог бы приблизиться к натуральным сосудам. Еще одна часть задачи, которая стоит перед учеными, заключается в том, чтобы по мере формирования нового естественного сосуда синтетический материал, из которого изготавливается искусственный сосуд, постепенно заменялся естественными тканями, а после полного восстановления кровеносного сосуда эти синтетические ткани полностью исчезали.

Недавнее исследование, которое провели в Австрии, позволяет ученым предположить, что, возможно, уже в скором времени сосудистая хирургия сможет предложить пациентам более качественные искусственные кровеносные сосуды, изготовленные из биоразлагаемого синтетического материала нового поколения.

Инновационный биоразлагаемый материал для создания искусственных сосудов

Интернет-издание Medical News Today рассказывает о новом научном изыскании, в котором ученые разработали инновационный биоразлагаемый материал. С помощью этого материала можно создавать искусственные кровеносные сосуды, которые по своим характеристикам более совместимы с тканями организма, чем материалы, которые в настоящее время используются для изготовления искусственных сосудов. После того, как в лабораторных условиях было проведено успешное тестирование этого нового биоразлагаемого материала на крысах, исследователи выразили уверенность в том, что новая технология приведет к более широкому использованию искусственных кровеносных сосудов у пациентов-людей.

Австрийские ученые из Венского технологического университета (Vienna University of Technology) и Венского медицинского университета (Vienna Medical University), которые совместно проводили это исследование, описывают в статье, опубликованной в журнале «Acta Biomaterialia», как им удалось создать и протестировать новый материал.

Известно, что заблокированные кровеносные сосуды достаточно быстро становятся очень опасными для человека, что делает эту проблему одной из наиболее частых причин преждевременной смерти в странах с высоким уровнем развития.

Чтобы восстановить нормальное функционирование сосудов, зачастую возникает необходимость в замене заблокированных кровеносных сосудов, например, другими сосудами, взятыми из организма, либо искусственными сосудами.

Искусственные кровеносные сосуды изготавливаются из биоразлагающихся синтетических материалов, которые заполняются живыми клетками, постепенно формирующими новые ткани сосудов. Когда искусственный материал полностью растворяется, остается только новая ткань сосудов.

По мнению исследователей, современные синтетические материалы, которые доступны медицине в настоящее время, далеко не идеальны, так как их совместимость с тканями человеческого тела оставляет желать лучшего. Ученые в своей статье отмечают, что современные технологии создания искусственных сосудов довольно часто ограничиваются таким негативным фактором, как недостаточная прочность материалов, что чревато разрывами, следовательно, необходимо создавать более толстые сосуды или армировать стенки для дополнительного усиления прочности сосудов.

Есть еще одна проблема, которая также снижает функциональность материалов, которые сейчас используются в медицине для создания искусственных сосудов, – эти материалы могут привести к блокировке нового кровеносного сосуда, особенно в тех случаях, если диаметр сосуда, нуждавшегося в замене, небольшой.

Новый материал делает стенки кровеносных сосудов очень похожими на природные

В своей статье исследователи описывают, как они разрабатывали новый полимер, изготовив его из термопластичного полиуретана. Этот материал обладает значительно улучшенными механическими свойствами, что делает стенки сосудов очень похожими на природные.

Материал для изготовления искусственных сосудов создают методом прядения полимера в электрическом поле, что позволяет формировать весьма тонкие нити, которые затем наматываются на бобины. Полимерная ткань, изготовленная таким методом, слегка пористая, и эта структура позволяет небольшому количеству крови впитаться внутрь ткани, тем самым обогащая стенки факторами роста, что способствует более активной миграции родных клеток.

Первые испытания этих инновационных искусственных кровеносных сосудов уже были проведены на крысах. Как отмечают ученые, после шести месяцев, прошедших с момента вживления искусственных сосудов, никаких признаков выпячивания стенки сосуда (аневризмы), блокировки (тромбоза) или воспаления у животных не появилось.

Автор исследования Хельга Бергмайстер (Helga Bergmeister), доцент кафедры биомедицинских исследований в Медицинском университете Вены (Medical University of Vienna), говорит, что эксперимент показал, как эндогенные клетки постепенно колонизировали сосудистые протезы и заменили искусственные конструкции естественными тканями человеческого тела.

Исследователи были удивлены, когда обнаружили, что новые природные ткани формировались значительно быстрее, чем этого ожидали ученые, начиная свой эксперимент. Как полагают ученые, это значат, что искусственные сосуды могут разрушаться значительно быстрее, сразу же после восстановления природных тканей сосудов.

В настоящее время команда исследователей рассматривает варианты дальнейшего улучшения характеристик нового биоразлагаемого синтетического материал.

Ученые отмечают, что хотя необходимо провести более глубокие доклинические испытания, но они оптимистичны в своих прогнозах и считают, что новый синтетический материал для создания искусственных сосудов для людей будет готов в течение нескольких ближайших лет.

Не так давно в научных изданиях был опубликован отчет о другом лабораторном исследовании, во время которого ученым удалось успешно использовать стволовые клетки, которые были получены из амниотической жидкости человека. Чтобы стимулировать рост кровеносных сосудов, мышам вводили гидрогель. Новые кровеносные сосуды, которые формировались в результе применения гидрогеля, содержащего стволовые клетки, оказались устойчивыми и полностью функциональными.

По материалам Medical News Today