В России создают материалы для безопасных имплантатов — публикация вошла в международную научную монографию

Сотрудники Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» стали авторами коллективной международной монографии, посвящённой микро- и наносистемам XXI века. В своей статье российские учёные представили результаты исследований композитных покрытий для медицинских имплантатов, контактирующих с кровью.

Основная цель проекта — разработка биосовместимых материалов, устойчивых к высоким напряжениям сдвига и обладающих антитромбогенными свойствами. Это особенно актуально в контексте сердечно-сосудистых заболеваний, которые остаются главной причиной смертности во всем мире. Имплантаты, такие как аппараты вспомогательного кровообращения, могут вызывать тромбоз и разрушение эритроцитов, что делает поиск новых материалов критически важным.

Разработанные в МИЭТ покрытия на основе коллагена и углеродных нанотрубок показали высокую устойчивость к механическим нагрузкам и существенно сниженную адсорбцию альбумина — почти в два раза меньше, чем у традиционных титановых покрытий. Это означает меньший риск тромбообразования и, как следствие, более длительную и безопасную работу медицинских устройств.

Кроме самих материалов, ученые представили и инновационный подход к их тестированию — микрофлюидный чип, имитирующий реальные условия кровотока.

Имплантируемые перекачивающие кровь устройства часто вызывают осложнения в виде тромбоза, что приводит к закупорке сосудов и гемолизу (разрушению красных кровяных телец) из-за контакта искусственных поверхностей с кровью. Традиционные методы антикоагулянтной терапии, например, применение гепарина, имеют серьезные ограничения, включая риск тромбоцитопении и необходимость постоянного мониторинга состояния крови. Разработанные покрытия имитируют естественные свойства эндотелия сосудов, что позволяет снизить адсорбцию белков и активацию тромбоцитов. Другая ключевая инновация – не только сами материалы, но и метод их тестирования. Мы разработали микрофлюидный чип, который является эффективной платформой, воспроизводящей реальные условия кровотока, включая высокие напряжения сдвига. Это позволило точно оценить, как покрытия ведут себя в динамике, а не в статической среде, как делалось ранее. Кристина Попович, сотрудница Института биомедицинских систем НИУ МИЭТ

Чип позволяет не только оценить поведение материалов в динамике, но и проводить исследования с минимальным объёмом жидкости, делая эксперименты более экономичными.

Также в статье подчеркивается потенциал новых покрытий для создания биоэлектронных устройств, таких как имплантируемые нейроинтерфейсы. Благодаря лазерно-индуцированной структуре на основе нанотрубок, покрытия обладают электропроводностью и могут использоваться для передачи электрических импульсов в организме, что открывает перспективы в восстановительной медицине.

Проект реализован в рамках сотрудничества с индийскими коллегами и поддержан Российским научным фондом. Одним из направлений совместной работы является создание цифрового двойника искусственной почки.

Публикация стала результатом двух лет научной работы, включая проведение дополнительных экспериментов на этапе рецензирования. Высокая научная новизна, междисциплинарный подход и международное партнёрство обеспечили вхождение статьи в престижную монографию и укрепили позиции российского университета в глобальном научном сообществе.

Источник: Минобрнауки РФ
Фото: НИУ МИЭТ