Российские ученые разработали биоматериал на основе полимера и углеродных нанотрубок, который сочетает высокую прочность, эластичность и совместимость с организмом человека.
Авторы предложили использовать его при создании сердечно-сосудистых имплантов, например, искусственных клапанов сердца и сосудов, способных выдерживать длительные нагрузки, создаваемые током крови. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanomaterials.
По данным ВОЗ, сердечно-сосудистые заболевания занимают первое место среди наиболее распространенных причин смерти в мире. Поэтому крайне востребованы искусственные клапаны сердца и сосудистые протезы, которые восстанавливают работу органов и тканей. Пульсирующий ток крови по сосудам, биение сердца, а также сокращение мышц создают длительные нагрузки (около 40 миллионов циклов в год) на все элементы сердечно-сосудистой системы, поэтому материалы для имплантов должны быть прочными, эластичными и химически стабильными.
Нанокомпозит оказался биосовместим с клетками эндотелия сосудов
Одно из наиболее важных требований — это биосовместимость, поскольку импланты не должны отторгаться организмом. Всеми необходимыми свойствами обладают композиты, состоящие из углеродных нанотрубок и полимеров. Однако их структуру сложно предсказать, поскольку часто во время синтеза нанотрубки, вместо того чтобы сшиваться с полимером, образуют связи между собой, снижая качество материалов.
Исследователи из кемеровского НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний с коллегами из Белорусского госуниверситета, ФИЦ угля и углехимии СО РАН (Кемерово), Томского политеха, Кемеровского госуниверситета, медуниверситета имени И.М. Сеченова предложили модифицировать углеродные нанотрубки азотсодержащими молекулами, чтобы недопустить их сшивание между собой. За основу композита ученые взяли полимер, который является производным медицинского полистирола и полиизобутилена. Это соединение безопасно и биосовместимо с тканями человека, но плохо переносит импульсные нагрузки, подобные биению сердца. Включение очень прочных нанотрубок позволяет преодолеть этот недостаток.
Применив различные технологии обработки, ученые получили нанокомпозит с уникальными свойствами. Он оказался биосовместим с клетками эндотелия, выстилающего в том числе и внутреннюю поверхность сосудов, его прочность в разы превышает прочность ткани человеческого тела.
Комментарии