Российские ученые создали нанопокрытие, которое защищает сердце от тромбов
Сердечная недостаточность — состояние, когда сердце не может обеспечить достаточный приток крови к органам и тканям. Это может привести к ухудшению качества жизни и даже смерти. Одним из способов лечения этого заболевания является пересадка сердца от донора. Но такая операция не всегда возможна из-за нехватки донорских органов и высокого риска отторжения.
В таких случаях на помощь приходят системы вспомогательного кровообращения (СВК). Это устройства, которые подключаются к сердцу и помогают ему перекачивать кровь. Они могут быть временными или постоянными, в зависимости от того, насколько тяжело повреждено сердце.
В России разработана и успешно применена своя система вспомогательного кровообращения — «Спутник». Это имплантируемый проточный насос, который заменяет функцию левого желудочка сердца — самой мощной его части. «Спутник» состоит из двух основных элементов: ротора с магнитным подвесом и электронного блока управления. Ротор вращается с частотой до 10 тысяч оборотов в минуту и создает поток крови, который подается в аорту — главную артерию организма. Блок управления регулирует скорость вращения ротора в зависимости от потребностей пациента.
«Спутник» имеет ряд преимуществ перед другими системами вспомогательного кровообращения. Он небольшой по размеру и легкий — всего 160 граммов. Прибор может работать до 10 лет без сбоев. Благодаря магнитному подвесу ротор не контактирует с корпусом насоса, а значит, не вызывает трения и износа.
Однако у «Спутника» есть и слабое место — его поверхность. Когда насос имплантируется в организм, он сталкивается с кровью пациента. А у большинства пациентов с сердечной недостаточностью есть нарушения свертываемости крови. Это может привести к образованию тромбов — сгустков крови, которые закупоривают сосуды и мешают нормальному кровообращению.
Чтобы предотвратить эту опасность, пациентам приходится принимать антикоагулянты — лекарства, которые разжижают кровь. Но эти лекарства имеют побочные эффекты: они могут вызывать кровотечения, аллергии и нарушения печени.
Поэтому московские ученые решили создать специальное покрытие для поверхности насоса, которое бы снижало риск тромбообразования. Они предложили использовать комбинацию из коллагена — белка, который входит в состав соединительной ткани и обеспечивает ее прочность и эластичность — и углеродных наночастиц.
Коллаген — самый распространенный белок у млекопитающих, составляющий от 25% до 45% белков во всем теле. Он образует волокна, которые поддерживают форму и структуру тканей. Углеродные наночастицы — это крошечные частицы углерода размером от 1 до 1000 нанометров. Они имеют различные формы и свойства, в зависимости от способа их получения. Некоторые из них обладают антибактериальным, антиоксидантным и антивоспалительным действием.
Ученые смешали коллаген и углеродные наночастицы в определенных пропорциях и нанесли эту смесь на титановую поверхность насоса. Затем они проверили, как это покрытие влияет на свойства крови. Для этого исследователи разработали специальное микрофлюидное устройство, которое имитирует работу насоса в организме человека. Это устройство состоит из чипа с каналами (по ним течет модельная кровь), и электродов, которые измеряют ее параметры. Такое устройство позволяет проводить эксперименты с небольшим объемом крови — не более 100 миллилитров.
Ученые обнаружили, что покрытие из коллагена и углеродных наночастиц существенно снижает активность тромбоцитов — клеток крови, ответственных за свертывание. Кроме того, оно увеличивает количество оксида азота — вещества, которое расширяет сосуды и предотвращает склеивание тромбоцитов. Таким образом, покрытие обеспечивает антитромбогенный эффект — то есть предупреждает образование тромбов.
Кроме того, выяснилось, что покрытие достаточно прочное и стабильное. Оно выдерживает интенсивный поток крови и не отслаивается от поверхности насоса. Также оно не влияет на работу электронного блока управления насосом.
Работа ученых была поддержана программой Минобрнауки России «Приоритет 2030». Эта программа направлена на развитие фундаментальной и прикладной науки в России, а также на повышение конкурентоспособности российских научных организаций и инновационных компаний.
В таких случаях на помощь приходят системы вспомогательного кровообращения (СВК). Это устройства, которые подключаются к сердцу и помогают ему перекачивать кровь. Они могут быть временными или постоянными, в зависимости от того, насколько тяжело повреждено сердце.
В России разработана и успешно применена своя система вспомогательного кровообращения — «Спутник». Это имплантируемый проточный насос, который заменяет функцию левого желудочка сердца — самой мощной его части. «Спутник» состоит из двух основных элементов: ротора с магнитным подвесом и электронного блока управления. Ротор вращается с частотой до 10 тысяч оборотов в минуту и создает поток крови, который подается в аорту — главную артерию организма. Блок управления регулирует скорость вращения ротора в зависимости от потребностей пациента.
«Спутник» имеет ряд преимуществ перед другими системами вспомогательного кровообращения. Он небольшой по размеру и легкий — всего 160 граммов. Прибор может работать до 10 лет без сбоев. Благодаря магнитному подвесу ротор не контактирует с корпусом насоса, а значит, не вызывает трения и износа.
Однако у «Спутника» есть и слабое место — его поверхность. Когда насос имплантируется в организм, он сталкивается с кровью пациента. А у большинства пациентов с сердечной недостаточностью есть нарушения свертываемости крови. Это может привести к образованию тромбов — сгустков крови, которые закупоривают сосуды и мешают нормальному кровообращению.
Чтобы предотвратить эту опасность, пациентам приходится принимать антикоагулянты — лекарства, которые разжижают кровь. Но эти лекарства имеют побочные эффекты: они могут вызывать кровотечения, аллергии и нарушения печени.
Поэтому московские ученые решили создать специальное покрытие для поверхности насоса, которое бы снижало риск тромбообразования. Они предложили использовать комбинацию из коллагена — белка, который входит в состав соединительной ткани и обеспечивает ее прочность и эластичность — и углеродных наночастиц.
Коллаген — самый распространенный белок у млекопитающих, составляющий от 25% до 45% белков во всем теле. Он образует волокна, которые поддерживают форму и структуру тканей. Углеродные наночастицы — это крошечные частицы углерода размером от 1 до 1000 нанометров. Они имеют различные формы и свойства, в зависимости от способа их получения. Некоторые из них обладают антибактериальным, антиоксидантным и антивоспалительным действием.
Ученые смешали коллаген и углеродные наночастицы в определенных пропорциях и нанесли эту смесь на титановую поверхность насоса. Затем они проверили, как это покрытие влияет на свойства крови. Для этого исследователи разработали специальное микрофлюидное устройство, которое имитирует работу насоса в организме человека. Это устройство состоит из чипа с каналами (по ним течет модельная кровь), и электродов, которые измеряют ее параметры. Такое устройство позволяет проводить эксперименты с небольшим объемом крови — не более 100 миллилитров.
Ученые обнаружили, что покрытие из коллагена и углеродных наночастиц существенно снижает активность тромбоцитов — клеток крови, ответственных за свертывание. Кроме того, оно увеличивает количество оксида азота — вещества, которое расширяет сосуды и предотвращает склеивание тромбоцитов. Таким образом, покрытие обеспечивает антитромбогенный эффект — то есть предупреждает образование тромбов.
Кроме того, выяснилось, что покрытие достаточно прочное и стабильное. Оно выдерживает интенсивный поток крови и не отслаивается от поверхности насоса. Также оно не влияет на работу электронного блока управления насосом.
Работа ученых была поддержана программой Минобрнауки России «Приоритет 2030». Эта программа направлена на развитие фундаментальной и прикладной науки в России, а также на повышение конкурентоспособности российских научных организаций и инновационных компаний.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Жуткие тайны из пасти людоедов
Ученые выяснили, чем на самом деле питались львы-каннибалы из Цаво....
Английский альпинист нашёлся спустя век. Правда, есть нюанс
На Эвересте обнаружили ногу британского исследователя....
Спустя 500 лет останки Колумба наконец-то обнаружены!
Ученым понадобилось более 20 лет, чтобы доказать их подлинность....
В Царской долине найден один из старейших скифских курганов
Как оказалось, здесь приносили человеческие жертвы 2000 лет подряд....
Миссия Илона Маска может погубить Марс
Эксперты пришли в ужас от планов миллиардера....
Таинственные области в мантии Земли оказались не тем, чем их считали ученые
Новое исследование показало, что все может быть намного проще....
Невероятный прорыв в науке: два человека смогли осознанно пообщаться во сне
Похоже, в нашей жизни скоро начнется новая эра....
Дотанцевался: у мужчины после многих лет брейк-данса появилась «дыра в черепе»
Врачи в шоке, а сами танцоры говорят, что это дело житейское....
Два подводных газовоза «Пилигрим» смогут заменить целый газопровод
Эксперты уверены, что новый российский проект в корне изменит систему грузоперевозок в Арктике....
Одно из древнейших животных на Земле обнаружили в австралийской глуши
Полмиллиарда лет назад был взрывной рост разнообразия видов....
Археологи восстановили приёмы боя на копьях в бронзовом веке
Экспериментальная археология проливает свет на технику обращения с оружием....
Находка окаменелостей может переписать историю не только Калифорнии, но даже США
Киты, мегалодоны, саблезубые лососи — и все это в одном месте!...
Контрольный выстрел в динозавров
Выяснилось, что астероид-убийца был не один....
Доказано генетиками: Неандертальцы не вымерли
Они — это мы, хотя бы отчасти....
Артроплевра: травоядный монстр длиной 2,7 м с головой хищника
Учёные воссоздали голову древнего членистоногого....
Набта-Плая — таинственный каменный круг в пустыне и самая древняя обсерватория в мире
Ученые говорят, что в свое время мастерство строителей круга превосходило даже зодчих Египта....