Специальное покрытие уменьшает осложнения имплантации сердечных клапанов

Специальное покрытие уменьшает осложнения имплантации сердечных клапанов

Исследователи из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) разработали новый метод нанесения противовоспалительных веществ на имплантаты с целью подавления нежелательных иммунных воспалительных реакций в организме. Их исследование было недавно опубликовано в "Международном журнале молекулярных наук".

Исследование проводилось группой ученых под руководством профессора биофизики Томаса Гротта.

Почему искусственные импланты могут отторгаться организмом

Имплантаты из биоматериала могут вызывать нежелательный ответ хозяина при хирургическом введении в организм человека, что приводит к ограниченным функциональным возможностям, потере долговечности и, в конечном итоге, к отказу биомедицинского устройства.

Поэтому было желательно разработать биоматериалы, которые будут подавлять процесс воспаления для достижения желаемой функции устройства. Ряд событий, которые будут определять судьбу имплантата, инициируется адсорбцией белков крови и рекрутированием лейкоцитов.

Моноциты представляют собой ключевых игроков в месте имплантации, где они дифференцируются в макрофаги, которые секретируют провоспалительные цитокины, такие как IL-1β и фактор некроза опухоли-α (TNFα), хемокины и факторы роста. Кроме того, окружающая ткань также может быть повреждена биоцидной активностью активных форм кислорода и азота, выделяемых макрофагами.

Постоянная стимуляция иммунной системы может перейти от острого к хроническому воспалению, которое характеризуется образованием многоядерных гигантских клеток (MNGCs) в результате слияния макрофагов в попытке фагоцитировать биоматериалы большего размера, чем отдельная клетка. В конце концов, фибробласты вступают в длительную воспалительную фазу. Это может в конечном итоге привести к инкапсуляции биомедицинского устройства, что приведет к его отказу.

Как работает покрытие, разработанное немецкими учеными

Препараты, которые подавляют иммунный ответ системным образом, часто используются для лечения хронического воспаления, но могут иметь нежелательные побочные эффекты.

Команда Томаса Грота искала простой способ заранее изменить реакцию иммунной системы на имплантат.  

имплантация кардиостимуляторов в Европе

Для этого его команда разработала новое покрытие для имплантатов, которое содержит противовоспалительные вещества. В своем новом исследовании команда использовала два вещества с противовоспалительным действием — гепарин и гиалуроновую кислоту.

В исследовании было показано, что противовоспалительный эффект покрытий, изготовленных из гепарина или гиалуронана с хитозаном в качестве поликатиона (PEM), был более выражен по сравнению с провоспалительной поверхностью на основе высококатионного полиэтилена имина (PEI). 

Это доказывает, что фармацевтические эффекты гепарина и гиалуронана, известные из других исследований, проявляются, когда макрофаги, налипшие на PEMs-поверхность, связываются с этими молекулами и захватывают их через различные мембранные рецепторы. Что и приводит к подавлению канонического сигнального пути NF-κB, который отвечает за развитие иммунного ответа.

В свою очередь выключение сигнального пути предотвращает выделение медиаторов воспаления, и это становится основным фактором отсутствия реакции иммунных клеток на имплантат.

«Как гепарин, так и гиалуроновая кислота предотвращают выделение определенных провоспалительных веществ. Гепарин еще более эффективен, потому что он может поглощаться клетками макрофагов », — заключает профессор Грот.

Когда безопасные импланты станут доступы для пациентов

Пока что исследователи тестировали метод только на модельных поверхностях и в клеточных культурах. Дальнейшие исследования реальных имплантатов и модельных организмов будут продолжены как минимум в течении ближайших двух лет.

Если первоначальные данные подтвердятся, в середине 2022 года могут начаться клинические испытания имплантов с новым типом покрытия.

Новость подготовлена по материалам:

https://healthcare-in-europe.com/en/news/can-special-coatings-reduce-complications-after-implant-surgery.html

https://www.mdpi.com/1422-0067/21/10/3724/htm

 

Возможно вас заинтересует
Исследование и анализ вируса Covid-19
Бельгийские ученые из Университетской клиники Сен-Люк и Университета Левена установили возможные причины тяжелого течения COVID-19. В ходе исследования было выявлено, что более короткая длина теломер может быть связана с появлением тяжелой формы...
Красный зонтик защищает иммунную систему от коронавирусной инфекции
Учёные из Национального Института Рака в Милане (INT, Istituto Nazionale dei Tumori) пришли к выводу, что COVID-19 был в Италии уже в сентябре 2019 года. 
заболевания матки
Учёные из Университета штата Мичиган (MSU, США) протестировали новое лекарство против эндометриоза. В процессе исследований, они активно сотрудничали со своими коллегами из Института Ван Андела (Гранд Рапидс, США), предоставляя им образцы тканей на...
Нейроны гиппокампа человека
Учёные из университета Санта-Крус (Калифорния, США) исследовали механизм поглощения нервными клетками токсичного белка, накапливаемого при болезни Альцгеймера и предложили вариант его блокировки. Тем временем, их коллеги из Упсальского университета...
Рука врача в синей боксерской перчатке борется с группой злокачественных клеток
Группа учёных, во главе с доктором Даниэль де Карвальо, доцентом кафедры медицинской биофизики Университета Торонто (Канада), установила, что части ДНК, полученные людьми от прошлых поколений, в нужный момент могут активировать мощный ответ для...