В ТГУ рассказали RT о разработке новых искусственных сосудов для имплантации

Российские учёные из ТГУ разрабатывают новые искусственные сосуды, которые можно будет применять для замены утраченных кровеносных артерий и вен. Особенность новых протезов — в комбинации мягких полимеров и сетки из биосовместимого и сверхэластичного металла — никелида титана. Такое сочетание позволит имплантам хорошо приживаться и держать форму, не слипаясь в процессе пересадки. Об этом в интервью RT рассказала автор проекта, младший научный сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов ТГУ Марина Ковалёва в рамках мероприятия, проходившего в Десятилетие науки и технологий при поддержке нацпроекта «Наука и университеты». Опытные образцы сосудов готовы и сейчас проходят испытания в условиях лаборатории, пояснила Ковалёва.

— Недавно ваш научный коллектив вплотную приступил к созданию искусственных кровеносных сосудов. Расскажите, на каком этапе сейчас находится работа? Верно ли мы понимаем, что работа ведётся на базе уже накопленных коллективом научных данных?

— Да, разработка создаётся на базе наших более ранних исследований, поскольку лаборатория давно занимается конструкциями из никелида титана. Проект, о котором мы говорим сегодня, находится пока на начальной стадии, сейчас у нас готовы пробные образцы таких имплантов, но перед регистрацией они должны пройти все стадии испытаний, которые проходит любое медицинское изделие или препарат, это занимает много времени.

— Расскажите подробнее о конструкции искусственных сосудов, над созданием которых вы работаете. Что они будут представлять из себя, из каких материалов будут сделаны?

— Речь идёт о создании нового металло-полимерного композита. Сосуд будет состоять из полимерной оболочки, армированной сетки из никелида титана. Такая сетка изготавливается из проволоки — по сути, это металлический трикотаж. Такой композитный сосуд уже можно будет вживлять в организм пациентов.

— В России сейчас производятся искусственные сосуды из сосудистой ткани коров с добавлением связующих компонентов. В чём уникальность именно вашей разработки?

— В России производятся искусственные сосуды не только из биологических материалов, также выпускаются импланты из синтетических соединений — к такому типу относится наша разработка. Однако чаще всего сосуды из синтетических материалов изготавливаются только из полимеров, без металлических включений, и они имеют ряд недостатков. Так, по отзывам медиков, такие сугубо полимерные сосуды могут слипнуться во время операции по пересадке, кроме того, они не обладают достаточной прочностью. Главный минус сосудов, сделанных из биологических материалов, — высокая вероятность отторжения организмом пациента, поскольку в состав таких имплантов входят чужеродные биологические клетки, которые могут восприниматься нашим иммунитетом как антиген.

Наши сосуды будут изготовлены из биосовместимых материалов — и полимер, и никелид титана уже проверены на предмет токсичности и биосовместимости по своим механическим и химическим характеристикам. Это снижает риск иммунной реакции на такие импланты. А за счёт армирования полимера металлической сеткой сосуд становится более прочным, поэтому сможет выдержать такие нагрузки, как повышенное артериальное давление и т. д.

Чтобы искусственный имплант функционировал согласованно с биологической тканью, недостаточно только биологической инертности материалов, из которых он сделан. Это также целый ряд механических характеристик — они должны максимально совпадать у импланта и живой ткани, к которой он будет прикреплён. Поэтому в процессе работы необходимо сопоставлять данные свойства искусственных материалов со свойствами биологических тканей.

— За счёт каких технологий будет обеспечена тромборезистентность искусственных сосудов, чтобы в них не образовывались сгустки крови? Если мы верно понимаем, это одна из важных проблем при создании подобных имплантов.

— Обычно если искусственный сосуд изготовлен из мягкого полимера, то в местах швов он может сужаться — такой материал деформируется в районе прикрепления к тканям пациента. И тогда в этом районе могут образоваться тромбы. Избежать этого позволит как раз армирование импланта металлической сеткой, как в нашей конструкции.

— Сколько времени такие сосуды смогут прослужить в организме пациента? Не придётся ли их менять со временем, как меняют импланты сердечного клапана?

— Мы планируем, что сосудам не будет требоваться замена, они смогут прослужить в организме пациента до конца жизни. Это не просто предположение — дело в том, что никелид титана обладает такими свойствами, как сверхэластичность и способность «запоминать» форму. Этот материал может выдерживать достаточно большие нагрузки, не накапливая при этом деформаций, ведущих к разрушению.

— Сталкиваются ли сегодня хирурги в России с нехваткой отечественных качественных имплантов — искусственных клапанов сердца и т. д.?

— Наверное, этот вопрос лучше было бы адресовать хирургам, но в целом я могу сказать, что да, до недавнего времени на российском рынке было представлено много импортных сосудистых имплантов. Сейчас их поставки осложнились из-за торговых ограничений. Поэтому есть запрос на создание отечественных искусственных сосудов хорошего качества, чтобы у хирургов был выбор.

— Какое медицинское применение будет у таких сосудов?

— Искусственные сосуды используются при лечении различных сосудистых заболеваний, таких как заболевания аорты, заболевания артерий и вен нижних конечностей, а также для замены утраченных сосудов пациента. К примеру, такая необходимость может возникнуть в результате ранения либо из-за поражений, связанных с онкологическими заболеваниями. Бывает, что при удалении опухоли врачи вынуждены удалить и какой-то сосуд — в этом случае ему требуется замена. Нередко применяются аутотрансплантаты — когда материал для пересадки берут у самого пациента. Но это сопряжено с проблемами — нельзя взять слишком большой участок сосуда, потому что это чревато негативными последствиями. Поэтому применение искусственных сосудов может упростить работу хирургов и улучшает качество жизни пациентов.

— Импланты изготавливаются индивидуально, под потребности каждого пациента, или возможен серийный выпуск?

— Вообще, для каждого медицинского изделия есть ГОСТ, которому оно должно соответствовать. Однако в перспективе более правильно будет развивать персонализированный подход, когда импланты будут изготавливаться индивидуально под каждого пациента. Думаю, что на первых порах наши импланты будут тоже выпускаться в стандартизированном формате, но потом рассмотрим возможность персонализированного подбора параметров.

— Насколько масштабное планируется развернуть производство? Интересуются ли вашим проектом компании, выпускающие медицинские изделия?

— Наша лаборатория давно сотрудничает с томскими хирургическими клиниками. Идея создания новых искусственных сосудов родилась тоже в диалоге с медиками. Хирурги рассказали, что имеющиеся сейчас на рынке искусственные сосуды недостаточно прочные. Мы взяли эту информацию в работу с научной стороны, приступили к поиску и синтезу новых материалов для имплантов.

Сейчас разработка проходит лабораторные испытания, далее последуют доклинические исследования, а в случае успеха останется пройти стадию клинических испытаний на людях. На каждом этапе мы выявляем недочёты и улучшаем разработку, это постоянный научный процесс.