Перейти к основному содержанию
Прямой эфир

Вопрос приживания: химикаты остановят отторжение искусственных органов

Ученые научились заменять характеристики трансплантатов перед операцией
0
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Александр Казаков
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

Риск отторжения органов, выращенных из клеток животных или человека, можно значительно сократить. К такому выводу пришли ученые, проведя исследование о влиянии на эти органы так называемых сшивающих агентов — химических составов, которыми обрабатывают биоинженерные конструкции перед операцией по пересадке. С их помощью можно менять характеристики трансплантатов в зависимости от того, какую ткань или орган нужно восстановить или заменить.

Обработка агентов

Одна из главных проблем трансплантологии — риск отторжения пересаженных донорских органов в силу иммунного ответа организма, который воспринимает их как чужеродные. Ученые из Сеченовского университета, Института фотонных технологий РАН, Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН и Ирландского национального университета в Корке выяснили, как этот риск уменьшить.

Перед операцией полимеры, из которых состоят каркасы имплантируемых конструкций, обрабатывают так называемыми сшивающими агентами. Это химические составы, которые повышают прочность и химическую стойкость полимеров, придают им нужные характеристики.

Как пояснил «Известиям» директор Института регенеративной медицины Сеченовского университета Петр Тимашев, ученые исследовали ткани перикарда (сердечной сумки) крупного рогатого скота, которые часто используют в восстановительной медицине.

— Чтобы снизить реакцию иммунной системы человека на такие трансплантаты, из них удаляют клетки животных, оставляя лишь внеклеточный матрикс, образующий каркас ткани и состоящий главным образом из полимеров: длинных молекул-цепочек, в основном белков, — рассказал он «Известиям». — В зависимости от того, для восстановления или замены каких тканей используется трансплантат, от него требуются различные свойства. Например, для искусственного клапана сердца нужна ткань с гладкой поверхностью, высокой прочностью и устойчивостью к действию ферментов. А костная мембрана, напротив, через некоторое время должна раствориться, уступив место собственной костной ткани пациента.

Имплант с характером

Авторы исследования изучили действие «агентов» разных классов: диизоцианатов (вид твердых или жидких химикатов), карбодиимидов (вещества, которые частично разлагаются и превращаются в полимеры при кипении), эпоксисоединения (класс простых эфиров) и растительный метаболит генипин (химическое соединение, обнаруженное в экстракте плодов гардении).

Все эксперименты проходили в условиях, приближенных к тем, в которых трансплантат окажется после пересадки. Свойства матриксов, обработав каждым из веществ, изучали с помощью сканирующего электронного и атомно-силового микроскопов. Определяли их устойчивость к действию ферментов, эластичность, оценивали сохранность и структуру коллагеновых волокон, проводили гистологический анализ (исследование строения тканей). Также оценивали цитотоксичность материала — возможный вред, который клеткам могут наносить остатки сшивающего «агента».

Как пояснил Петр Тимашев, проведенное исследование поможет ученым и медикам точнее выбирать «сшивающие агенты» тканям, предназначенным для пересадки, и получать матрикс с оптимальным набором характеристик.

— Так, диизоцианат делает трансплантат более шероховатым, и тот может подойти в качестве подложки для костного имплантата. А матриксы, обработанные эпоксисоединением, лучше выдерживают воздействие ферментов — это необходимое качество для сердечно-сосудистой хирургии, — отметил ученый. — Генипин дает наибольшую изотропность (наименьшие различия в характеристиках вдоль и поперек волокон), и обработанные им матриксы можно использовать при обширных повреждениях мягких тканей — например, брюшной стенки.

Биоматериалы будущего

Директор научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» Томского политехнического университета Роман Сурменев в числе ключевых достоинств работы отметил создание экспериментальной модели, которая максимально приближена к реальным условиям эксплуатации разрабатываемых полимерных матриц.

–– Большинство проверенных веществ значительно увеличили устойчивость тканей к воздействиям, что принципиально важно для успешного клинического использования матриц, — сказал он.

Новые данные помогут совершить прорыв в трансплантологии, считает научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» (вуза — участника проекта 5-100) Елизавета Пермякова.

— Авторы работы провели чрезвычайно важные структурные исследования влияния «сшивающих агентов» на ткани, используемые при трансплантации. Дифференцировка тканей путем обработки различными соединениями, без сомнения, позволит повысить эффективность трансплантируемого материала, — сообщила она.

Как пояснили ученые, исследование позволит в ближайшем будущем разработать новый тип биопластических материалов для применения в широкой медицинской практике — прежде всего в стоматологии и кардиологии.

Справка «Известий»

Пересадка органа или ткани (почки, сердца, печени, легкого, костного мозга, стволовых клеток, волос и др.) в медицине называется трансплантацией.

Ткани и органы, которые помещают внутрь тела пациента, — трансплантаты. Причем это могут быть как фрагменты живой ткани человека или животного, так и искусственно созданные биоинженерные конструкции — сочетание живых и неживых клеток. Например, импланты, которые используют для вживления в костную систему, могут быть созданы из фрагментов тканей человека или животного в сочетании с металлом или полимерами.

Прямой эфир

Загрузка...