Гибридные покрытия для коронарных стентов нового поколения создают ученые Томска, Латвии, Болгарии и Германии

Ученые Томского политехнического университета в составе международного исследовательского коллектива разрабатывают гибридные покрытия для коронарных стентов для лечения атеросклероза и предотвращения рестеноза (повторное сужение просвета артерии – ред.). Проект поддержан грантом РФФИ (№20-53-76012\20).

Атеросклероз — системное заболевание, связанное с образованием атеросклеротических бляшек в сосудах человека. Общая смертность от заболевания достигает 55 %. При этом за последние десятилетия большие успехи в лечении ишемической болезни сердца были достигнуты благодаря процедуре стентирования. Это эффективный и минимально инвазивный метод терапии, позволяющий восстановить проходимость коронарных артерий. Однако, несмотря на использование самых передовых коронарных стентов, в области их установки сохраняется высокий процент возникновения рестеноза. Он обусловлен продолжающимся ростом коронарной бляшки, сохраняющей свою структуру после процедуры баллонирования коронарной артерии и установки первичного стента. Повторные рестенозы коронарных артерий могут стать причиной инфаркта миокарда и спровоцировать летальный исход.

В Томском политехе на протяжении нескольких лет работают над усовершенствованием и развитием коронарных стентов. Ранее был создан прототип коронарного стента нового поколения с покрытием, содержащим наночастицы, разрушающие атеросклеротические бляшки. Исследования ведутся сотрудниками Инженерной школы ядерных технологий, Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий при участии НИИ кардиологии Томского НИМЦ.

«Наш совместный проект был поддержан грантом РФФИ по итогам конкурса на лучшие проекты фундаментальных научных исследований. Грант рассчитан на три года — до 2023 года. Сейчас ведется активная работа над исследованием, которая включает не только ученых ТПУ и сотрудников НИИ кардиологии, но и наших коллег из Рижского технического университета (Латвия), Института молекулярной биологии им. академика Р. Цанева Болгарской академии наук, немецкого Общества содействия прикладным исследованиям имени Фраунгофера, дрезденского Института керамических технологий и систем им. Фраунгофера. И это абсолютно правильно — исследования в области биомедицинских технологий невозможны без активного участия коллег из медицинских и научно-медицинских учреждений.

Более того, создание междисциплинарных и международных коллабораций, сообща решающих вопросы, связанные с улучшением качества человеческой жизни, напрямую перекликается со стратегической ставкой Томского политеха «Инженерия здоровья» в рамках программы «Приоритет 2030». В результате нам удалось эффективно объединить компетенции в области плазменных методов, наночастиц и их модицифицирования, композиционных материалов, биологических исследований»,

— говорит руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Сергей Твердохлебов .

Исследование направлено на разработку сосудистых стентов, содержащих двуслойное (гибридное) покрытие. Оно состоит из биосовместимого покрытия на основе оксинитридов титана (TiOxNy), способных выступать в качестве биологически активной поверхности стента, высвобождающей оксид азота, и нанокомпозитного покрытия на основе биоразлагаемого полимера с наночастицами, эффективными против роста атеросклеротических бляшек.

«В течение 2021 года мы провели множество экспериментальных и теоретических исследований, включающих определение параметров и режимов работы установки реактивного магнетронного напыления, разработку методики определения параметров плазмы. Был выбран биоразлагаемый полимер на основе полимолочной кислоты, он выступает в качестве основы покрытий стента. Также был выбран способ и режимы нанесения покрытия на образцы.  Используя установку реактивного магнетронного напыления, мы наносим на поверхности образцов стентов из хирургической стали оксиднитридные покрытия, а поверх них — нанокомпозитный полимер, содержащий функционализированные углеродсодержащие наночастицы оксида железа, разработанные в ТПУ, или модифицированные наноалмазы, предложенные для исследования нашими партнерами из Германии», — поясняет ученый.

Затем стенты с нанесенными покрытиями in vitro проверялись на концентрацию высвобождения холестерин-подобных соединений в физиологический раствор. Также оценивалось токсикологическое воздействие гибридных покрытий, содержащих наночастицы, на биологические ткани лабораторных животных на морфофункциональном уровне.

«Получив и проанализировав все данные, мы сделали выбор нескольких перспективных вариантов покрытий, обладающих требуемыми физико-химическими свойствами. Далее мы будем работать над оптимизацией этих покрытий и режимов их формирования, разрабатывать гибридное.

В результате мы предполагаем, что предложенное гибридное покрытие стента обеспечит предотвращение роста атеросклеротических бляшек в сосудах человека и улучшит эндотелизацию стента, тем самым сведя к минимуму риски повторных рестенозов в коронарных артериях»,

— подытоживает Сергей Твердохлебов .