Медицина
Технології
Медицина
Технології

Електронні кровоносні судини зможуть замінити пошкоджені артерії

Вчені створили гнучкі біорозкладні соломинки, які імітують будову кровоносних судин та можуть замінити їх у разі пошкодження. Штучна судина являє собою полімерну мембрану із шаром рідкого металу, яку згорнули та помістили в прозору трубку шириною близько 2 міліметрів. Результати роботи вчені опублікували в статті у журналі Matter.

Положення імплантованої кровоносної судини до(справа) та після введення контрастної речовини(зліва). Червоні стрілки вказують місця накладення швів, що з'єднують рідну сонну артерію і штучну. Matter, 2020

Положення імплантованої кровоносної судини до(справа) та після введення контрастної речовини(зліва). Червоні стрілки вказують місця накладення швів, що з'єднують рідну сонну артерію і штучну. Matter, 2020

Навіщо замінювати кровоносні судини?

Серцево-судинні захворювання залишаються причиною смертності номер один у всьому світі. Для лікування застосовують заміну хворих судин пацієнта його власними з інших частин тіла або, у разі їхньої непридатності, використовують донорський матеріал. Проте, такі операції супроводжуються ризиком виникнення відторгнення пересаджених тканин, що вимагає додаткових зусиль для придушення відповіді імунної системи. За останні роки вчені створили кілька прототипів штучних або частково штучних судин, які тимчасово замінюють пошкоджені артерії і капіляри, щоб дати організму час виростити нові.

Але це може займати багато часу, а складна взаємодія між штучними та власними судинами може викликати запальні реакції, що призводять до тромбозу, неоінтімальної гіперплазії або скупчення гладких клітин біля штучного судинного каркаса на різних патологічних стадіях. На думку вчених з Південного науково-технологічного університету, штучні замінники судин наступного покоління повинні не лише функціонувати як каркаси для механічної підтримки відновлення власних судин пацієнта, але також мати можливість активно реагувати на природний процес ремоделювання і взаємодіяти з ним, щоб забезпечити адаптивне лікування після імплантації.

Що пропонують вчені?

Їм вдалося створити штучну судину із комбінації металу та пластику: на гнучкій біорозкладній полімерній мембрані надрукували шар рідких металічних чорнил з галію та індію, які діють як електрод. Цю структуру вчені згорнули в циліндр, утворивши судину діаметром близько 2 міліметрів. На їхню думку, пристрій впорається з обмеженнями звичайних конструкцій, які викликають запалення. Зараз дослідники збираються оптимізувати розробку для зв'язку її з дрібної електронікою, наприклад, батареями і вбудованими системами управління, щоб отримати можливість обійти й інші біомедичні проблеми. Як-от використовувати такі імплантати для діагностики кровотоку на місці або контрольованого доставлення ліків.

Як працює електронна судина?

В лабораторних умовах відправлення електричних імпульсів на електрод штучної судини стимулювала живі ендотеліальні клітини рухатися до місця загоєння, збиратися і розмножуватися усередині неї. Дослідники говорять, що це упереджує та знижує ризик утворення тромбів. Також їм вдалося перевірити можливість напрямленого доставлення ліків: шляхом зміни електричного поля вони зробили штучну судину більш проникною та змогли доставити речовину в сусідні клітини, що оточують імплантат.

Щоб перевірити, наскільки добре створені вченими електронні кровоносні судини працюватимуть в організмі людини, вони імплантували їх шести новозеландським кроликам, замінивши їм дві сонні артерії. Два кролики були контрольною групою. Команда спостерігала за штучними судинами протягом трьох місяців і виявила, що за цей час вони забезпечували достатній приплив крові до мозку і обличчя і не викликали запальної реакції. Використовуючи ангіографію, рентгенівський метод, який візуалізує кровотік всередині судин, команда виявила, що штучні судини функціонують так само як природні сонні артерії, без будь-яких ознак їх звуження в діаметрі.