Новый биоматериал будет применен для создания сердечных имплантатов
Учеными разработан биоматериал на основе полимера и углеродных нанотрубок, который сочетает в себе высокую прочность, эластичность и совместимость с организмом человека. Биоматериал может быть использован при создании сердечно-сосудистых имплантатов, например искусственных клапанов сердца и сосудов, способных выдерживать длительные нагрузки, создаваемые током крови.
Согласно данным ВОЗ, сердечно-сосудистые заболевания занимают первое место в списке наиболее распространенных причин смерти в мире. Поэтому, материалы для изготовления искусственных клапанов сердца и сосудистых протезов в современной хирургии крайне востребованы. Одно из наиболее важных требований к этим материалам — биосовместимость, так как имплантаты не должны вызывать иммунный ответ и отторгаться человеческим организмом.
Исследователи из Кемеровского Научно-исследовательского института комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний (НИИ КПССЗ), с коллегами из Белорусского государственного университета (БГУ), Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения РАН (ФИЦ УУХ СО РАН), Национального исследовательского Томского политехнического университета (НИ ТПУ), Кемеровского государственного университета (КемГУ), Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова (ФГАОУ ВО Первый МГМУ) предложили модифицировать углеродные нанотрубки алифатическими аминами — азотсодержащими органическими молекулами, — чтобы воспрепятствовать их чрезмерному сшиванию между собой.
За основу композитного материала был взят производный медицинский полистирол и полиизобутилен — полимер, из которого производят лабораторную посуду и компоненты для медицинских изделий. Это соединение безопасно и биосовместимо, но плохо переносит импульсные нагрузки, подобные биению сердца.
Первоначально ученые обработали углеродные нанотрубки смесью кислот, чтобы активировать их для дальнейшего модифицирования. После их нагрели в объеме жидкого алифатического амина. В результате получились модифицированные частицы, несклонные к образованию агломератов. Затем раствор, содержащий нанотрубки, смешали с раствором полимера, обработали ультразвуком и после высушивания от растворителя получили композитные пленки с новыми уникальными свойствами.
«Мы определили, что оптимальное содержание углеродных нанотрубок в композите для сердечно-сосудистых имплантатов составляет 1–2%. Именно это значение обеспечивает одновременно прочность, эластичность и хорошую биосовместимость. В дальнейшем мы планируем создать опытные образцы имплантатов на основе предложенного композита и исследовать их в качестве моделей реальных медицинских изделий», — рассказывает Евгений Овчаренко, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат технических наук, заведующий лабораторией новых биоматериалов НИИ КПССЗ.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanomaterials.