10 июля 2020, пятница, 10:43
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

09 февраля 2015, 12:05

Артерия из полимеров

Yuanyuan Liu/Shanghai University

Группа ученых из Шанхая предложила новый метод создания искусственных кровеносных сосудов. Их работа опубликована в журнале Advances, издаваемом Американским институтом физики (American Institute of Physics, AIP). Это не учебное заведение, а некоммерческая организация, чем-то напоминающая нашу академию наук. Институт помогает ученым налаживать взаимодействие, организует учебные программы, занимается популяризацией науки и издает несколько научных журналов.

Адекватное кровоснабжение всего тела очень важно, чтобы тело и его хозяин чувствовали себя хорошо и жили долго. Недостаточность кровоснабжения часто играет роль в патогенезе угрожающих жизни заболеваний и их осложнений. Сужение просвета питающих сердечную мышцу коронарных сосудов из-за накапливающихся отложений приводит к ишемической болезни сердца и даже инфаркту. Похожим образом может происходить ишемический инсульт и другие, менее фатальные, но заметно снижающие качество жизни, нарушения мозгового кровообращения. Больные сахарным диабетом при неудачном лечении на поздних стадиях заболевания сталкиваются с нарушениями кровообращения в конечностях (чаще, ногах), вместе с нейропатией вызывающими некроз. В крайних случаях может потребоваться ампутация.

Один из методов борьбы с ишемической болезнью сердца сегодня – это аорто-коронарное шунтирование (АКШ). АКШ – это хирургическая операция, в ходе которой напрямую соединяют аорту, артерию, в которую попадает только вышедшая из сердца обогащенная кислородом кровь, и коронарную артерию ниже того места, где произошло сужение. Это позволяет восстановить поступление кислорода и питательных веществ к голодавшим клеткам.

Но для того, чтобы соединить эти два кровеносных сосуда, нужен еще один сосуд - шунт. Сегодня, чтобы его создать, обычно вырезают фрагмент какого-либо периферического сосуда. Этот способ годится, только если нужен довольно кроткий фрагмент и непригоден, например, для замены целых поврежденных сосудов. Эту задачу смогут решить только искусственные сосуды.

Вырастить сосуд только из собственных клеток пациента, чтобы его не отвергала иммунная система, в лабораторных условиях не удается. В чашках Петри клетки растут либо ровным слоем, прикрепившись ко дну, либо в суспензии. Формировать жесткие трубки сами по себе они не хотят. Противоположный подход – изготовить трубку из какого-нибудь полимера и вшить ее вместо поврежденного сосуда тоже не приносит успеха. Такой «сосуд» узнается как чужеродный объект и подвергается разнообразным атакам со стороны организма. Какое-то время он, конечно, прослужит, но может со временем оказаться закупоренным.

Заманчивой кажется идея объединить эти два подхода: использование собственных клеток пациента и полимерных трубок в качестве каркаса. Особенно хорошо для этой цели подходят полимеры, деградирующие через некоторое время после имплантации. За это время на нем успели бы закрепиться и сформировать собственную трехмерную структуру клетки, попавшие сюда с кровотоком или мигрировавшие из прилежащих здоровых частей сосуда. Со временем каркас разрушился бы, а клеточные структуры остались.

Такой каркас должен обладать двумя качествами. Во-первых, он должен быть достаточно жестким. Во-вторых, к его поверхностям клетки должны легко прикрепляться и иметь при этом возможность, прикрепившись, размножаться. Выполнить оба эти требования авторам работы удалось, сделав конструкцию трехслойной.

Наружные слои были одинаковы между собой, они предназначались для заселения клетками и их размножения. Они состояли из двух полимеров: хитозана и поливинилового спирта. Хитозан – полимер, который обычно получают из хитина, основной составляющей панцирей ракообразных. Хитозан менее жесткий, он присутствует в клеточных стенках дрожжей и грибов. В последние годы он находит все более широкое применение в медицинских технологиях, из него делают кровоостанавливающий материал и препарат для борьбы с инфекциями.

Поливиниловый спирт придает конструкции прочность и гибкость. Итоговая конструкция изготавливалась из двух полимеров методом, который называется «электропрядение». Манипулируя электрическим зарядом, из полимеров удается создавать нужную структуру.

Конструкция изготавливалась из двух полимеров методом, который называется «электропрядение».

Такая структура, однако, получалась недостаточно жесткой. Для жесткости было решено добавить промежуточный слой. Этот слой состоял из полидиоксанона – полимера, часто используемого в хирургии и биопротезировании. Как раз из него делают шовный материал, который сам со временем рассасывается.

Сконструировав такую трехслойную трубочку, авторы проверили, действительно ли клетки будут заселять ее и размножаться. Для эксперимента были выбраны фибробласты – клетки соединительной ткани, участвующие, например в заживлении ран, помимо всего прочего, синтезируя межклеточное вещество, состоящее из жестких полимеров и придающее трехмерную форму многим биологическим объектом (ранее мы уже рассказывали, как из клеток и межклеточного вещества были созданы целые органы). Оказалось, что фибробласты охотно заселяют получившуюся структуру и активно размножаются.

Вероятно, в скором времени авторы работы протестируют свою конструкцию на животных.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.