Сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН совместно с коллегами из НИИ патологии кровообращения им. Е.Н. Мешалкина с помощью электроспиннинга выращивают протезы, которые можно использовать для замены коронарных сосудов. Такая же технология применима и для создания искусственной хрящевой ткани и стимулирования роста необходимых клеток.
По словам заведующего лабораторией молекулярной медицины ИХБФМ СО РАН кандидата биологических наук Павла Петровича Лактионова метод электроспиннинга известен уже давно: во времена Второй мировой войны таким способом изготавливали фильтры и детали респираторов.
— Мне понравилась эта технология, потому что она позволяет получать волокно диаметром от 10 нанометров до нескольких микрон из раствора полимеров, а это значит, что в исходный материал можно ввести любой элемент, растворить два полимера или лекарство, — объясняет Павел Петрович причину, по которой этот метод решили использовать для медицинских целей. — Ещё волокно можно изготовить разное по свойствам, например, если взять биодеградируемый материал, то подобная конструкция со временем раствориться в организме.
Продукт получается таким путём: из филлера выдавливается раствор, который затем попадает в электрическое поле, где из него и вытягивается нить. Она ложится на второй электрод, который можно заставить вращаться, тогда нить на него напылится, и получится трубка — фактически готовый протез сосуда.
— Мы занимаемся этим чуть более полутора лет: научились делать собственно протезы, решили проблему с пористостью: умеем создавать непористые слои внутри и таким образом регулировать клеточную миграцию по стенке протеза. Можем изготовить искусственные сосуды с необходимыми механическими свойствами и вводить элементы жесткости в эту конструкцию. Естественно такая работа была бы невозможна без НИИ патологии кровообращения им. Е.Н. Мешалкина, потому что экспериментальная база исследования находится там, — говорит П. П. Лактионов.
Клинические испытания протезов пока не проводятся. Искусственные сосуды вшиваются крысам. Сейчас прооперировано уже 35 животных, им заменяется брюшная аорта, её внутренний диаметр всего 1,7 мм, а стенка —порядка 150 микрон. При операции вставляется протез длинной примерно 1 см. Через некоторое время он удаляется, крыса проводит с искусственным сосудом около 3 месяцев, что, учитывая продолжительность её жизни, достаточно длительный срок.
Для исправления проблем с хрящевой тканью технология электроспиннинга применяется совместно с фотополимеризацией.
— Гиалиновый хрящ (хрящ суставных поверхностей) очень плохо регенерирует: обычно хрящевая ткань заменяется фиброзной, которая плохо выполняет функции в суставе. Это связано со структурой и составом тех клеток, которые должны восстанавливаться. Для решения этой задачи мы предложили использовать гибридный материал: он состоит частично из листов, сделанных методом электроспиннинга: в их исходных материал вводятся компоненты, заставляющие клетки восстанавливаться. Эти листы скрепляются фотополимером и заливаются специальным биогелем, сделанным из тех же белков и полисахаридов, входящих в состав хряща. Затем эта структура полимеризуется и получается «заплатка», — объясняет Павел Петрович.
И материалы, и технологию, и клеточную часть работы ученые сделали уже давно, но эксперименты на животных начали проводить только несколько месяцев назад: сейчас исследователи заменяют коленный сустав кролика.
По словам Павла Петровича, использование двух материалов связано с необходимостью в том, чтобы сустав начал выполнять свою работу сразу:
— Клетки хрящевой ткани за минуту не восстановятся, это займет несколько месяцев. И есть надежда, что материал, который мы изготавливаем, сразу будет выполнять нагрузочную функцию.
www.COPAH.info
Фото: 1,2,4 — Юлия Позднякова, 3 — из презентации П. Лактионова |