ИФПМ СО РАН: стенты c «умным покрытием.

   В наше время, наверное, не найдется человека, который так или иначе не сталкивался бы с упоминанием об «умных» материалах, способных в определенных условиях проявлять какие-либо, казалось бы несвойственные им, качества. Одним из таких материалов является  никелид титана или нитинол. Способность никелида титана восстанавливать первоначально заданную форму, возвращая порой значительную «неупругую» деформацию, при изменении температуры или после снятия приложенной нагрузки, является уникальной.

   Сегодня трудно назвать еще какой-либо материал, который по спектру областей своего применения, мог бы составить конкуренцию никелиду титана и его сплавам. Муфты сцепления в конструкциях для авиации и космоса, реле и переключатели в тепловых твердотельных двигателях, датчики высокой температуры, сейсмической вибрации и, конечно же, конструкции, имплантаты и инструментарий для медицины (ортопедии, ортодонтии, сердечнососудистой хирургии) – вот далеко не полный перечень областей применения этого материала, основанного на использовании эффектов памяти формы или сверхэластичности.

   Одними из первых предложили использовать нитинол медики. Однако, высокая концентрация никеля в составе сплава (известного своей высокой токсичностью) долгое время закрывала ему путь в группу «привелигированных» материалов для медицины, стимулируя исследователей к поиску «обходных» путей – оставить никель там, где он необходим, то есть в объеме материала, и не пустить его туда, где ему делать нечего, то есть в биоткани живого организма, например путем создания покрытий.

   Впервые попытки создать барьеры на пути выхода никеля в биосреду путем имплантации ионов определенного сорта в тонкие, толщиной менее 100 нанометров, слои были предприняты в 1995 году в Институте физики прочности материаловедения СО РАН. Результат превзошел все ожидания. Оказалось, что кроме создания барьера для выхода тяжелых металлов, поверхностная ионная модификация материала приводит к повышению его механической прочности, циклической стойкости и, что уже совсем неожиданно, может оказывать влияние на жизнеспособность клеток, оказавшихся в ближайшем соседстве с этим материалом, ускоряя или тормозя их развитие и размножение. Именно этот эффект лег в основу разработки, которой занимается коллектив Института физики прочности и материаловедения СО РАН в тесном сотрудничестве с коллегами из других институтов СО РАН, СО РАМН и СибГМУ – созданием материалов на основе никелида титана (и не только из него) для внутрисосудистых имплантатов, известных под названием стенты.

Что же это такое, стенты? Настоящим бичом нашего времени является ишемическая болезнь сердца (ИБС) – одно из основных заболеваний человека, значительно снижающее качество жизни в группе населения старше 45 лет и приводящее в дальнейшем к летальному исходу. Причиной ИБС является недостаточное кровоснабжение сердечной мышцы вследствие сужения сосудов, снабжающих сердце кровью. Самая тяжелая и распространенная острая форма этой болезни сердца – инфаркт миокарда. Еще в 1986 году У. Сигварт и Ж. Пуэл предложили эффективный метод лечения этого недуга – путем имплантации стентов в коронарное русло. Этот метод позволяет устранять основную проблему – сужение сосуда, и восстанавливать проходимость венечных артерий сердца при помощи металлического каркаса – стента, введенного в коронарное русло путем прокола артерии на бедре или предплечье. Он подводится катетером к месту стеноза артерии и расширяет ее стенки, тем самым, улучшая кровоснабжение сердца.

За последние 20 лет в мире было установлено более 10 миллионов стентов, среднеевропейской нормой является 1000–1300 операций на 1 миллион жителей. В России эти показатели на порядок ниже. Одна из главных причин этого – высокая стоимость стентов, которые производятся за границей.

Выход из этой ситуации – создание качественных и недорогих отечественных стентов на основе новых высоко биосовместимых материалов с покрытиями или модифицированными поверхностями. «В настоящее время первый этап почти пройден. Выполнены ориентированные фундаментальные исследования по разработке и изучению многослойных функциональных покрытий для кардиологических стентов нового поколения, – говорит научный руководитель проекта, директор ИФПМ СО РАН, член–корреспондент РАН С.Г. Псахье. – Эти исследования проведены в рамках междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН, в котором приняли участие несколько академических институтов: три томских – ИФПМ, ИСЭ и ИОА, два новосибирских – Новосибирский институт органической химии и Институт химической биологии и фундаментальной медицины, а также СибГМУ и НИИ кардиологии СО РАМН. Его результаты являются основой для разработки технологии получения и выпуска опытных партий отечественных стентов с «умными» покрытиями, которые не только являются биосовместимыми, но обладают способностью регулировать пролиферацию клеток на их поверхности». Сегодня разработка технологии, клинические испытания и организация производства недорогих отечественных стентов заявлены в виде проекта в Федеральную целевую программу «Живые системы». Опыт внедрения результатов научных исследований, который накоплен в Томске и, в частности, в Томском научном центре СО РАН, поддержка проекта технологической платформой «Медицина будущего» дают уверенность, что эта перспективная разработка в ближайшие годы найдет широкое применение в практическом здравоохранении.

 

Л.Л. Мейснер,

д.ф.м.н., в.н.с. ИФПМ СО РАН.