Синтетические и биологические клапаносодержащие кондуиты с полифункциональным покрытием для хирургического лечения аневризмы аорты: результаты и перспективы

Авторы: Салохединова Р.Р.1, Орлова А.А.1, Бритиков Д.В.1, Чащин И.С.1 2, Иванова Н.М.3, Курилов А.Д.1

Организация:
1 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева» Минздрава России, Москва, Российская Федерация
2 ФГБУН «Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова» Российской академии наук, Москва, Российская Федерация
3 ФГБУН «Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского» Российской академии наук, Москва, Российская Федерация

Для корреспонденции: Сведения доступны для зарегистрированных пользователей.

Тип статьи: Оригинальные статьи

DOI: https://doi.org/10.24022/1997-3187-2024-18-4-470-482

УДК: 616.132-007.64-089.843

Для цитирования:  Салохединова Р.Р., Орлова А.А., Бритиков Д.В., Чащин И.С., Иванова Н.М., Курилов А.Д. Синтетические и биологические клапаносодержащие кондуиты с полифункциональным покрытием для хирургического лечения аневризмы аорты: результаты и перспективы. Креативная кардиология. 2024; 18 (4): 470–482. DOI: 10.24022/1997-3187-2024-18-4-470-482

Поступила / Принята к печати:  30.10. 2024 / 02.12.2024

Ключевые слова: протезы кровеносных сосудов, желатин, хитозан, биосовместимость, долговечность, тромборезистентность, нулевая хирургическая пористость, герметичность, полифункциональное покрытие

Скачать (Download)


 

Аннотация

Проблема повышения биосовместимостикондуитовможетбытьрешенас помощью нанесения полифункциональных покрытий на поверхность изделий. Цель нанесения покрытий – снижение хирургической порозности (в случае синтетического кондуита), обеспечение тромборезистентных свойств, устойчивости к инфицированию, образования неоинтимы.

Цель исследования – экспериментальное исследование in vitro синтетических ибиологических клапаносодержащих кондуитов с полифункциональным покрытием.

Материал и методы. В качестве образцов для нанесения покрытия использовали синтетические тканые гофрированные протезы из полиэтилентерефталата (Perouse Medical, Франция), аорту свиньи – в качестве модели аортальной аллогенной ткани. На трубчатую часть синтетического кондуита наносили покрытие на основе желатина с лекарственными препаратами антимикробного, антикоагулянтного, антиагрегантного действия. Пластификатор – глицерин ПК-94 в соотношении полимер : глицерин 1 : (0,4–0,6). Хитозановое покрытие наносили на образцы свиной аорты из водного 1% раствора хитозана в угольной кислоте под давлением.

Получены инфракрасные спектры поверхности образцов с покрытием и без покрытия, микрофотографии поверхности образцов методом сканирующей электронной микроскопии. Исследованы механические свойства образцов на разрывной машине.

Результаты. Покрытие на основе желатина позволяет улучшить поверхностные свойства материала. Синтетические волокна становятся более гладкими, компактными, естественные поры оказываются заполненными биополимером, исключается возможность кровотечения, оказываются закрытыми микроповреждения волокон. Покрытие позволяет создать гладкую поверхность для течения крови и в совокупности с иммобилизованными лекарственными препаратами значительно улучшает тромборезистентные свойства кондуита.

Использование покрытия на основе хитозана на биологической ткани позволяет нивелировать надрывы, поверхностные повреждения коллагеновых фибрилл, возникшие при механической обработке биологической ткани.

Заключение. Разработанные в НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева биологические покрытия для клапаносодержащих кондуитов позволяют создать гладкую поверхность с тромборезистентными свойствами и нулевой хирургической порозностью, прочно адгезированную к стенке сосуда. Механические свойства синтетических кондуитов после нанесения покрытия остаются практически неизменными, нанесение хитозана на биологические кондуиты существенно армирует ткань.

Литература

  1. Hiratzka L.F., Bakris G.L., Beckman J.A., Bersin R.M., Carr V.F., Casey D.E. et al. 2010 ACCF/AHA/AATS/ACR/ASA/SCA/SCAI/SIR/STS/ SVM guidelines for the diagnosis and management of patients with thoracic aortic disease: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines, American Association for Thoracic Surgery, American College of Radiology, American Stroke Association, Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Interventional Radiology, Society of Thoracic Surgeons, and Society for Vascular Medicine. J. Am. Coll. Cardiol. 2010; 55: e27–e129. DOI: 10.1016/j.jacc.2010.02.010
  2. Isselbacher E.M., Preventza O., Black Iii H.J., Augoustides J.G., Beck A.W., Bolen M.A. et al. 2022 ACC/AHA guideline for the diagnosis and management of aortic disease. J. Am. Coll. Cardiol. 2022; 80 (24): e223–e393. DOI: 10.1016/j.jacc.2022.08.004
  3. Wu J., Zafar M.A., Liu Y., Chen J.F., Li Y., Ziganshin B.A. et al. Fate of the unoperated ascending thoracic aortic aneurysm: three-decade experience from the Aortic Institute at Yale University. Eur. Heart J. 2023; 44 (43): 4579–4588. DOI: 10.1093/eurheartj/ehad148
  4. Olsson C., Thelin S., Ståhle E., Ekbom A., Granath F. Thoracic aortic aneurysm and dissection: increasing prevalence and improved outcomes reported in a nationwide population-based study of more than 14,000 cases from 1987 to 2002. Circulation. 2006; 114: 2611–2618. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.630400
  5. Калинин Р.Е., Сучков И.А., Герасимов А.А., Пшенников А.С., Мнихович М.В. Прогностическое значение биохимических маркеров эндотелиальной дисфункции в реконструктивной хирургии магистральных артерий (экспериментальной исследование). В сб.: Дисфункция эндотелия: экспериментальные и клинические исследования. Материалы IX Международной научно-практической конференции. Витебск: Витебский государственный медицинский университет; 2016: 135–137.
  6. Goldfinger J.Z., Halperin J.L., Marin M.L., Stewart A.S., Eagle K.A., Fuster V. Thoracic aortic aneurysm and dissection. J. Am. Coll. Cardiol. 2014; 64 (16): 1725–1739. DOI: 10.1016/j.jacc.2014.08.025
  7. Кривкина Е.О., Матвеева В.Г., Антонова Л.В. Сосудистые протезы с противомикробным покрытием: экспериментальные разработки и внедрение в клиническую практику. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2021; 10 (3): 90–102. DOI: 10.17802/2306-1278-2021-10-3-90-102
  8. Powell T.W., Burnham S.J., Johnson G.Jr. A passive system using rifampin to create an infection-resistant vascular prosthesis. Surgery. 1983; 94 (5): 765–769.
  9. Mouriño V., Cattalini J.P., Boccaccini A.R. Metallic ions as therapeutic agents in tissue engineering scaffolds: an overview of their biological applications and strategies for new developments. J. R. Soc. Interface. 2012; 9 (68): 401–419. DOI: 10.1098/rsif.2011.0611
  10. Schneider F., O’Connor S., Becquemin J.P. Efficacy of collagen silver-coated polyester and rifampin-soaked vascular grafts to resist infection from MRSA and Escherichia coli in a dog model. Ann. Vasc. Surg. 2008; 22 (6): 815–21. DOI: 10.1016/j.avsg.2008.06.011
  11. Aranaz I., Alcántara A.R., Civera M.C., Arias C., Elorza B., Heras Caballero A., Acosta N. Chitosan: an overview of its properties and applications. Polymers. 2021; 13 (19): 3256. DOI: 10.3390/polym13193256
  12. Rinaudo M. Chitin and chitosan: Properties and applications. Prog. Polym. Sci. 2006; 31: 603–632. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2006.06.001
  13. Nilsen-Nygaard J., Strand S.P., Varum K.M., Draget K.I., Nordgard C.T. Chitosan: gels and interfacial properties. Polymers. 2015; 7: 552–579. DOI: 10.3390/polym7030552
  14. Chaschin I.S., Sinolits M.A., Badun G.A., Chernysheva M.G., Anuchina N.M., Krasheninnikovet S.V. et al. Chitosan/hyaluronic acid polyanion bilayer applied from carbon acid as an advanced coating with intelligent antimicrobial properties for improved biological prosthetic heart valves. Int. J. Biol. Macromol. 2022; 222: 2761–2774. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.10.056
  15. Perepelkin E.I., Sinolits M.A., Badun G.A, Chernysheva M., Anuchina N.M., Abramchuk S.S. et al. Composite chitosan-based nanoparticles as a basis for innovative antimicrobial coating for bioprosthesis: preparation and application using carbonic acid as a “green” self-neutralizing solvent. Eur. Polym. J. 2023; 193: 112104. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2023.112104
  16. Kashin A.S., Ananikov V.P. A SEM study of nanosized metal films and metal nanoparticles obtained by magnetron sputtering. Russ. Chem. Bull. 2011; 60: 2602–2607. DOI: 10.1007/s11172-011-0399-x
  17. Волькенштейн М.В., Грибов Л.А., Ельяшевич М.А., Степанов Б.И. Колебания молекул. 2-е изд., перераб. М.: Наука (Главная редакция физико-математической литературы); 1972.
  18. Свердлов Л.М., Ковнер М.А., Крайнов Е.П. Колебательные спектры многоатомных молекул. M.: Наука; 1970.
  19. Santos M.H., Silva R.M., Dumont V.C., Neves J.S., Mansur H.S., Heneine L.G.D. et al. Extraction and characterization of highly purified collagen from bovine pericardium for potential bioengineering applications. Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2013; 33: 790–800. DOI: 10.1016/j.msec.2012.11.003
  20. Silverstein R.M., Bassler G.C. Spectrometric identification of organic compounds. J. Chem. Educ. 1962; 39: 546–553.
  21. Paez J., Herrera E., Sanmartin A. et al. Comparison of the mechanical behaviors of biological tissues subjected to uniaxial tensile testing: pig, calf and ostrich pericardium sutured with Gore-Tex. Biomaterials. 2003; 24: 1671–1679. DOI: 10.1016/s0142-9612(02)00536-7
  22. Салохединова Р.Р., Новикова С.П., Орлова А.А., Цыганков Ю.М., Сергеев А.А., Афанасьева Е.А. Оценка тромборезистентности протезов кровеносных сосудов с модифицирующим гепариновым покрытием. Cердечно-сосудистые заболевания. Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2023; 24 (4): 337–346. DOI: 10.24022/1810-0694-2023-24-4-337-346
  23. Бабенко С.И., Жданова И.А., Соболева Н.Н. и др. Отдаленные результаты протезирования аортального клапана ксеноперикардиальным каркасным протезом «БиоЛаб» малого диаметра. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2023; 65 (3): 306–312. DOI: 10.24022/0236-2791-2023-65-3-306-311
  24. Титов Д.А. Повторные операции на аортальном клапане и восходящем отделе аорты: причины, хирургическое лечение. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2023; 65 (6): 646–660. DOI: 10.24022/0236-2791-2023-65-6-646-660
  25. Xue Y., Xiao H., Zhang Y. Antimicrobial polymeric materials with quaternary ammonium and phosphonium salts. Int. J. Mol. Sci. 2015; 16(2): 3626–3655. DOI: 10.3390/ijms16023626
  26. Kim K., Luu Y.K., Chang C., Fang D., Hsiao B.S., Chu B. et al. Incorporation and controlled release of a hydrophilic antibiotic using poly (lactide-co-glycolide)-based electrospun nanofibrous scaffolds. J. Control. Release. 2004; 98 (1): 47–56. DOI: 10.1016/j.jconrel.2004.04.009
  27. Liu K.S., Lee C.H., Wang Y.C., Liu S.J. Sustained release of vancomycin from novel biodegradable nanofiberloaded vascular prosthetic grafts: in vitro and in vivo study. Int. J. Nanomedicine. 2015; 10: 885–891. DOI: 10.2147/IJN.S78675
  28. Andercou O., Marian D., Olteanu G., Stancu B., Cucuruz B., Noppeney T. Complex treatment of vascular prostheses infections. Medicine (Baltimore). 2018; 97 (27): e11350. DOI: 10.1097/MD.0000000000011350
  29. Menger M.D., Hammersen F., Messmer K. In vivo assessment of neovascularization and incorporation of prosthetic vascular biografts. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1992; 40 (1): 19–25. DOI: 10.1055/s-2007-1020105
  30. Шаданов А.А., Журавлева И.Ю., Самойлова Л.М., Тимченко Т.П., Владимиров С.В., Карпова Е.В., Лучников Н.Е. и др. Оценка оригинального герметизирующего покрытия с антибактериальным эффектом для синтетических сосудистых протезов. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2023; 27 (1): 38–46. DOI: 10.21688/ 1681-3472-2023-1-38-46
  31. Захаров А.С., Калинин Р.Е., Сучков И.А., Короткова Н.В., Ковалев С.А., Мжаванадзе Н.Д. Современные возможности биоинженерии в создании сосудистых графтов. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2022; 64 (3): 265–272. DOI: 10.24022/0236-2791-2022-64-3-265-272

Об авторах

  • Салохединова Регина Рушановна, канд. экон. наук, заведующий лабораторией; ORCID
  • Орлова Александра Анатольевна, канд. хим. наук, ведущий технолог; ORCID
  • Бритиков Дмитрий Вячеславович, д-р мед. наук, вед. науч. сотр.; ORCID
  • Чащин Иван Сергеевич, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр.; ORCID
  • Иванова Нина Михайловна, канд. техн. наук, мл. науч. сотр.; ORCID
  • Курилов Алексей Денисович, лаборант

Электронная подписка

Для получения доступа к тексту статей журнала воспользуйтесь услугой «Электронная подписка»:

Оформить подписку Подробнее об электронной подписке

Главный редактор

Лео Антонович Бокерия, академик РАН и РАМН

Лео Антонович Бокерия, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН и РАМН, президент



 Если вы заметили опечатку, выделите текст и нажмите alt+A