Когда пациенту с сердечным заболеванием нужен сосудистый трансплантат, но у него нет жизнеспособных вен или артерий в собственном теле, хирурги могут полагаться на синтетические трансплантаты тканевой инженерии. Однако организм часто воспринимает эти заменители как угрозу и отвергает их. Исследователи из Университета Питтсбурга разрабатывают синтетические трансплантаты, которые имитируют собственные кровеносные сосуды тела, чтобы смягчить многие осложнения операции шунтирования.
"В настоящее время наилучшим доступным лечением является использование подкожной вены или артерии молочной железы пациента, но не у всех достаточно этих здоровых кровеносных сосудов, чтобы использовать их при необходимости обходного анастомоза," говорит Джонатан Ванде Гест, профессор биоинженерии инженерной школы Pitt’s Swanson. "Биосовместимый тканевый трансплантат предоставит этим пациентам варианты лечения, которых в настоящее время не существует."
Национальные институты здравоохранения присудили доктору. Ванде Гест и его мультиинституциональная исследовательская группа $ 672 682 на его годичное исследование, "Доклиническая оценка сопоставимого биополимерного сосудистого трансплантата." Его исследования основаны на его работе в лаборатории биомеханики мягких тканей Питта, разрабатывающей новые материалы, которые механически и микроструктурно ведут себя так же, как естественные ткани тела.
"«Биомиметик» означает, что мы изучаем организацию и архитектуру нормальной здоровой ткани и используем эту информацию, чтобы направлять наши разработки и разработку тканевого заменителя," объясняет доктор. Ванде Гест. "Например, каждая функционирующая артерия имеет одноклеточную толстую оболочку, называемую эндотелием, отвечающую за уменьшение тромбоза и контроль кровотока. Наш трансплантат будет эндотелиализирован с использованием эндотелиальных клеток крови."
Сосудистые трансплантаты большого диаметра обычно используются при некоторых хирургических операциях на сосудах и могут безупречно функционировать до 10 лет после имплантации. Однако организм часто воспринимает трансплантаты малого диаметра как опасные инородные тела. Результатом может быть окклюзия артерии или свертывание крови – пагубные состояния, называемые соответственно гиперплазией и тромбозом.
"Сосудистые трансплантаты малого диаметра или трансплантаты, включающие кровеносные сосуды с внутренним диаметром менее пяти миллиметров, имеют гораздо более высокий процент отказов, чем более крупные," говорит доктор. Ванде Гест. "Значительная часть случаев сосудистых заболеваний связана с кровеносными сосудами малого диаметра, поэтому потребность в эффективных вариантах лечения очень высока."
Нормальная здоровая артерия состоит из чередующихся слоев коллагена и эластина, которые обеспечивают структурную поддержку и эластичность. Доктор. Предложенный трансплантат Ванде Геста использует чередующиеся слои желатина и тропоэластина в качестве заменителей. Желатин получают из коллагена, а тропоэластин является предшественником эластина. Он будет использовать эти материалы вместе с вычислительной оптимизацией для создания трансплантата с комплаенсом, аналогичным реальной артерии, устраняя несоответствие комплаенса – важный механизм отторжения в используемых в настоящее время трансплантатах.
"Мы считаем, что наш метод имитации микроструктуры и механики нативной артерии приведет к созданию успешного тканевого трансплантата, и этот грант будет поддерживать испытания, чтобы усовершенствовать наш экспериментальный и вычислительный подход," говорит доктор. Ванде Гест.