Ученые нашли способ снизить отторжение имплантатов организмом

Фото: Peter Porrini/FOTODOM/Shutterstock

Традиционные методы, позволяющие избежать воспаления, имеют побочные эффекты. Наиболее частый пример — иммуносупрессивная терапия. Это лечение, которое временно «усыпляет» иммунитет, чтобы он не атаковал собственный организм и пересаженные инородные тела. Проблема в том, что вместе с этим человек становится уязвимым к инфекциям. Именно поэтому ученые всего мира ищут способы обмануть систему, создавая «невидимые» для иммунитета материалы, которые будут восприниматься как «свои».

Ученые ПНИПУ предложили покрывать поверхность имплантатов высокоэнергетическими ионами азота. Под воздействием такой обработки структура материала меняется: на поверхности образуются особые микроскопические молекулярные структуры. Они действуют как «крючки», к которым прочно прикрепляются белки организма. В результате иммунные клетки не видят имплантат как что-то чужеродное и не пытаются его атаковать.

Несмотря на то, что метод подойдет под протез из любого материала, для проверки эффективности использовали образцы из полиуретана, поскольку он хорошо обрабатывается ионной плазмой. Такой тип имплантатов чаще всего применяют в сердечно-сосудистой хирургии (искусственные клапаны, сосудистые стенты), урологии (катетеры), травматологии (мягкие протезы) и даже в косметологии (филлеры).

«Мы провели эксперименты на лабораторных мышах, имплантировав им обработанные и необработанные полиуретановые диски. Через 1 и 5 месяцев изучили реакцию тканей, измерили толщину соединительнотканной капсулы вокруг имплантатов. Затем подсчитали количество иммунных клеток, которые указывают на воспаление», — рассказывает Валерий Литвинов, старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат медицинских наук.

Результаты подтвердили, что обработанные ионом имплантаты вызывали значительно меньшую реакцию. Толщина фиброзной капсулы вокруг обработанных имплантатов была в 2–4 раза меньше, чем у необработанных. Концентрация воспалительных клеток при этом снизилась в 5–12 раз. Выявили оптимальную доза облучения — около 10¹⁵ ионов/см². Более интенсивная обработка может повредить поверхность и снизить эффект.

Ученые также отмечают, что имплантат необходимо вживлять сразу после обработки, чтобы достичь максимального эффекта. При длительном хранении активность поверхности снижается, поэтому важно минимизировать время между обработкой и операцией.

Исследование ученых Пермского Политеха и Уро РАН позволит увеличить срок службы имплантатов, снизить риск развитие осложнений для пациентов. Уже сейчас технология может быть применена в кардиологии, ортопедии и пластической хирургии, а в перспективе – быть адаптирована для других биосовместимых материалов.

Фото: Peter Porrini/FOTODOM/Shutterstock

Традиционные методы, позволяющие избежать воспаления, имеют побочные эффекты. Наиболее частый пример — иммуносупрессивная терапия. Это лечение, которое временно «усыпляет» иммунитет, чтобы он не атаковал собственный организм и пересаженные инородные тела. Проблема в том, что вместе с этим человек становится уязвимым к инфекциям. Именно поэтому ученые всего мира ищут способы обмануть систему, создавая «невидимые» для иммунитета материалы, которые будут восприниматься как «свои».

Ученые ПНИПУ предложили покрывать поверхность имплантатов высокоэнергетическими ионами азота. Под воздействием такой обработки структура материала меняется: на поверхности образуются особые микроскопические молекулярные структуры. Они действуют как «крючки», к которым прочно прикрепляются белки организма. В результате иммунные клетки не видят имплантат как что-то чужеродное и не пытаются его атаковать.

Несмотря на то, что метод подойдет под протез из любого материала, для проверки эффективности использовали образцы из полиуретана, поскольку он хорошо обрабатывается ионной плазмой. Такой тип имплантатов чаще всего применяют в сердечно-сосудистой хирургии (искусственные клапаны, сосудистые стенты), урологии (катетеры), травматологии (мягкие протезы) и даже в косметологии (филлеры).

«Мы провели эксперименты на лабораторных мышах, имплантировав им обработанные и необработанные полиуретановые диски. Через 1 и 5 месяцев изучили реакцию тканей, измерили толщину соединительнотканной капсулы вокруг имплантатов. Затем подсчитали количество иммунных клеток, которые указывают на воспаление», — рассказывает Валерий Литвинов, старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат медицинских наук.

Результаты подтвердили, что обработанные ионом имплантаты вызывали значительно меньшую реакцию. Толщина фиброзной капсулы вокруг обработанных имплантатов была в 2–4 раза меньше, чем у необработанных. Концентрация воспалительных клеток при этом снизилась в 5–12 раз. Выявили оптимальную доза облучения — около 10¹⁵ ионов/см². Более интенсивная обработка может повредить поверхность и снизить эффект.

Ученые также отмечают, что имплантат необходимо вживлять сразу после обработки, чтобы достичь максимального эффекта. При длительном хранении активность поверхности снижается, поэтому важно минимизировать время между обработкой и операцией.

Исследование ученых Пермского Политеха и Уро РАН позволит увеличить срок службы имплантатов, снизить риск развитие осложнений для пациентов. Уже сейчас технология может быть применена в кардиологии, ортопедии и пластической хирургии, а в перспективе – быть адаптирована для других биосовместимых материалов.