Разработки учёных СГАУ помогут спасти жизнь кардиобольным

Учёные Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ) разработали способ оценки качества клапанов сердца, изготовленных в искусственных условиях, который позволяет увеличить приживляемость сердечных имплантантов в организме практически до 100 %. В его основе - исследование имплантанта (биоматрикса) с помощью метода спектроскопии комбинационного рассеивания. 
 

На биоматрикс воздействуют слабым лучом лазера. Внутри образца под этим воздействием происходит рассеяние света со сдвигами на волновых числах, значения которых определяются его составляющими (коллагеном, эластаном, клетками донора, гликозаминогликанами, протеинами). Получается массив данных, который обрабатывается программой, написанной в среде Mathematica, для анализа состава и степени чистоты исследуемого образца сердечного клапана. 
 

«С помощью оптики и спектроскопии мы разработали методику оптического контроля качества продукта. При этом результаты мы получаем за пять минут, а образец исследования не подвергается изменению и может быть использован по назначению», - подчёркнула заместитель научного руководителя научно-исследовательской лаборатории «Тканевая инженерия», доцент кафедры лазерных и биотехнических систем СГАУ Елена Тимченко.
 

По данным Всемирной организации здравоохранения, болезни сердечно-сосудистой системы сегодня являются главной причиной смерти людей. Один из способов продлить жизнь человека - заменить, при необходимости, «проблемные» клапаны сердца механическими или биологическим протезами. Только в кардиоцентрах России, по данным экспертов, ежегодно меняются до 4 тыс. клапанов. 
 

При этом биологические искусственные клапаны сердца, имплантаты, хороши тем, что формируют структуру кровотока, близкую к естественной. Они получаются методом тканевой инженерии. Очищенная от клеток матрица клапана полностью заселяется собственными клетками пациента, что сводит к минимуму риск отторжения клапана организмом и опасность тромбирования. В качестве матриц используются донорские клапаны сердца, полученные от человека или животных, лишённые клеточных антигенов для снижения их иммуногенности. Такова, например, технология, разработанная в клинике кардиососудистой хирургии Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне. 
 

Проблема в том, что «чистоту» производимого клапана, которая впрямую влияет на степень его приживаемости, сейчас проверяют с помощью биохимического, гистологического и цитологического анализов. Эти анализы требуют значительного количества времени и повреждают объект исследования. Использованный учёными СГАУ способ диагностики сердечных имплантантов с помощью метода спектроскопии комбинационного рассеивания этих недостатков лишён. 
 

Его надёжность неоднократно доказана на анализе костных имплантантов, которые успешно изготавливают и применяют в Самарском государственном медицинском университете (СамГМУ). Костная ткань донора ультразвуком, облучением и химической обработкой здесь очищается от донорских клеток и остаётся только биоматрикс, состоящий из коллагена, минеральных компонент и межклеточного вещества. При пересадке коллаген помогает «срастить» кость. Это получается за счёт того, что коллаген химически и физически близок организму пациента, а имплантат не содержит клеток донора. Так что организм не отторгает «подсаженный» чуждый элемент. Клетки – остеобласты и остеокласты пациента – врастают в новый каркас, образуя единую поверхность с остальной костью. 
 

При этом разработки учёных СГАУ используются не только для контроля «чистоты» костных имплантантов, но и для совершенствования технологии их изготовления. «Мы ввели оптический коэффициент, который демонстрирует, какой из видов обработки оставляет меньше клеточного компонента. И это уже помогло медикам из СамГМУ оптимизировать технологию обработки костных имплантатов», - рассказала Елена Тимченко. 
 

Совместная работа учёных трёх университетов - Дюссельдорфского, СамГМУ и Самарского аэрокосмического университета по совершенствованию технологии изготовления имплантантов клапанов сердца, в конечном счете, приведет к тому, что сердечные имплантанты по германской технологии будут серийно производиться не только в Дюссельдорфе, но и в Самаре.