Сердечно-сосудистые заболевания стоят сегодня на первом месте по количеству летальных исходов, и одной из главных причин является сужение стенок кровеносных сосудов. Чтобы восстановить кровоток, сосуды расширяют специальными цилиндрическими каркасами – стентами. В разработке новых саморасширяющихся стентов для периферических кровеносных сосудов в организме человека принимают участие ученые Томского государственного университета. Благодаря созданной в ТГУ вакуумно-плазменной установке СПРУТ создана оригинальная технология модификации поверхности стентов.
ТГУ является координатором данного проекта, реализуемого в рамках федеральной целевой программы Минобрнауки. Участники проекта – Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, НИИ патологии кровообращения имени Академика Е.Н.Мешалкина (Новосибирск), и ООО «Ангиолайн» – производитель современных приборов медицинского назначения (Новосибирск). Результатом совместной работы должен стать экспериментальный образец стента для периферических сосудов со средством доставки.
По словам ученых, наиболее подходящими материалами для изготовления таких стентов сегодня являются сплавы на основе никелида титана. Эти сплавы обладают сверхэластичностью, и поэтому стенты из них могут быть доставлены к месту установки с помощью катетера через небольшой прокол в артерии. Такие стенты биомеханически совместимы с кровеносными сосудами.
– При определенной температуре стенту задается необходимая форма, – объясняет главный научный сотрудник лаборатории материаловедения сплавов с памятью формы ИФПМ СО РАН Олег Кашин. – Затем его сжимают и помещают в катетер диаметром два миллиметра, с помощью которого доставляют через артерию к пораженному участку. Там стент выталкивают, и он расширяется, приобретая первоначальную форму, и раздвигает стенки сосуда.
Но при этом существует две проблемы. Во-первых, ионы никеля являются токсичными для клеток организма и могут «выйти» из изделия в окружающую среду. Во-вторых – при расширении стента происходит нарушение целостности стенок сосудов, и когда организм пытается их восстановить, может начаться неконтролируемое разрастание гладкомышечной ткани внутрь стента. В результате возникает рестеноз – повторное сужение стенок сосуда.
Для предотвращения рестеноза, а также для защиты организма от попадания в него ионов никеля ученые разработали способ модификации всей поверхности стента ионами кремния, на который получен патент РФ.
– Наши фундаментальные исследования, которые были выполнены совместно с профессором ТГУ Людмилой Мейснер, показали, что кремний является «дружественным» по отношению к человеческому организму. В последующих исследованиях совместно с д.т.н. Олегом Кашиным было доказано, что наличие ионов кремния в приповерхностном слое никелида титана стимулирует образование на поверхности стента слоя эндотелиальных клеток, который понижает риск разрастания гладкомышечной ткани, – рассказывает руководитель проекта, сотрудник лаборатории наноструктурных поверхностей и покрытий ТГУ профессор Александр Лотков.
Эксперименты показали, что клетки эндотелиального слоя на таких образцах размножаются в 1,5 – 1,7 раза быстрее, чем на немодифицированной поверхности. Кроме того, вступая в реакцию с кислородом, кремний и титан формируют поверхностный металлокерамический слой, который предотвращает возможность выхода ионов никеля из стента в организм.
Модификация разветвленной поверхности стента проводится на вакуумно-плазменной установке СПРУТ, которая несколько лет назад была создана в лаборатории наноструктурных поверхностей и покрытий ТГУ.
Добавим, что проект общей стоимостью 34 млн рублей рассчитан на три года. При этом лабораторный регламент изготовления стентов уже разработан, и в августе в НИИПК им. Е.Н.Мешалкина начнутся предклинические испытания стентов.