Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире. Пересадка кровеносных сосудов может обойти отказавшую артерию и восстановить кислород в сердце. Однако существующие протезы не обладают той степенью совместимости, которая необходима для того, чтобы сделать их долгосрочным решением. Недавно ученые разработали материал, который имитирует сложную структуру естественных кровеносных сосудов, что имеет большое значение для будущего хирургии.
Когда сердце бьется, оно перекачивает кровь по кровеносной системе. Эта сеть кровеносных сосудов несет кровь ко всем частям тела. Она состоит из артерий, вен и капилляров и имеет общую протяженность более 100 000 км - этого достаточно, чтобы обогнуть Землю более двух раз!
Кровь, конечно, необходима для поддержания жизнедеятельности органов, обеспечивая их кислородом и питательными веществами и удаляя из тканей углекислый газ и отработанные продукты. Но когда один из главных сосудов сети блокируется или выходит из строя, кровоснабжение нарушается, как и целостность связанного с ним органа. В случае с сердцем последствием закупорки коронарной артерии является сердечный приступ (или инфаркт миокарда).
Это приводит к разрушению более или менее важной части сердца. Проводится пересадка сердца, а также пересадка кровеносных сосудов, чтобы по возможности избежать исхода сердечного приступа.
В большинстве случаев они выполняются в виде аутотрансплантатов - в частности, кровеносных сосудов из ноги пациента - тем не менее, хирурги часто используют протезы артерий, которые не отвечают всем критериям для постоянной интеграции в организм. Эти трансплантаты также используются при диабете для замены поврежденных сосудов.
Недавно международный консорциум исследователей под руководством Сиднейского университета разработал технологию производства материалов, имитирующих структуру живых кровеносных сосудов. Синтезированные протезы позволяют быстро регенерировать кровеносную ткань в организме на постоянной основе. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
Ведущий автор и биоинженер доктор Зию Ванг из Центра Чарльза Перкинса при Сиднейском университете стал пионером технологии, которая была разработана в рамках его докторской диссертации. Он основывался на результатах предыдущей работы доктора Сюзанны Митье, также работавшей в Центре Чарльза Перкинса.
Стенки естественных кровеносных сосудов состоят из ряда концентрических колец эластина - белка, придающего сосудам эластичность и способность растягиваться, чередующихся со слоями гладкомышечных клеток. Это делает кольца эластичными, позволяя кровеносным сосудам быть прочными, но гибкими, чтобы они могли расширяться и сужаться в зависимости от кровотока.
На практике для изготовления синтетических сосудов исследователи использовали только два биоматериала, которые организм не отторгает. Первый - тропоэластин, который является естественным "строительным блоком" эластина. Он заворачивается во вторую, эластичную оболочку, обеспечивая шаблон для роста, а затем "постепенно рассасывается и способствует образованию высокоорганизованных природных имитаторов функциональных кровеносных сосудов", как объясняет доктор Ванг в своем заявлении.
Подробное изображение структуры материала, использованного для создания "живого кровеносного сосуда".
Доклинические испытания показали, что после пересадки структуры в брюшную аорту мыши - главную артерию, несущую кровь от сердца к кровеносным сосудам - организм принял материал, при этом в нужных местах выросли новые клетки и ткани, по сути, превратив его в "живой кровеносный сосуд".
В частности, в течение 8 недель отдельные естественные клеточные профили и окружающие структуры колонизировали структуру. Через 8 месяцев зрелые волокна прижились, и артерия имела толщину и характеристики, сравнимые с таковыми у естественной здоровой аорты.
В отличие от существующих процессов производства синтетических материалов, используемых в хирургии, которые могут быть длительными, сложными и дорогостоящими, этот новый процесс производства является быстрым и четко определенным. Кроме того, изготовленный сосуд можно безопасно хранить в стерильном пластиковом пакете до пересадки.
Несмотря на множество вопросов, на которые ученым еще предстоит ответить до клинического применения, авторы оптимистично оценивают потенциал своих искусственных кровеносных сосудов для будущего хирургии.
