ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Научные достижения химического факультета
27.04.2020

Ученые из МГУ создали долговечный сердечный клапан с наноалмазами

Сотрудники кафедры радиохимии Химического факультета МГУ совместно с коллегами из НМИЦ ССХ им. Бакулева создали биопротез сердечного клапана, поверхность которого покрыта наноалмазами. Протез из синтезированного материала может без замены функционировать в организме до 20 лет.

Биологические протезы клапанов сердца на основе бычьего перикарда широко используются в мировой кардиохирургии. Для предотвращения иммунного ответа и увеличения механической прочности биоткани матрицы таких биопротезов стабилизируют глутаровым альдегидом. Однако у этой техники есть побочный эффект: свободные альдегидные группы альдегида, не связавшиеся с белковой структурой матрицы, являются центрами развития кальциноза - отложения солей кальция на ткани. В результате такой протез имеет ограниченный срок эксплуатации.

Создание биологических протезов с существенно увеличенным сроком службы (порядка нескольких десятков лет) позволят снизить риск необходимости повторных операций по их замене, что особенно важно для пациентов пожилого возраста. Для предотвращения кальциноза тканей необходимо дополнительно модифицировать поверхностность матрицы. Известен способ обработки бычьего перикарда хитозаном из воды, насыщенной углекислым газом при высоком давлении. Хитозан позволяет повысить эффективность, сроки функционирования в организме и эластичность биологического протеза, однако такой материал характеризуется низкой прочностью.

Теперь параметры прочности и долговечности удалось совместить. Российские ученые запатентовали биологический протез на основе бычьего перикарда с нанесенной на поверхность суспензией наноалмазов. "Исходную биоткань изготавливают специалисты НМИЦ ССХ им. Бакулева, -- рассказал декан химического факультета МГУ и заведующий кафедрой радиохимии, член-корреспондент РАН Степан Калмыков. -- Сотрудники кафедры радиохимии Химического факультета МГУ наносят на ее поверхность "алмазное покрытие" и определяют параметры материала - толщину пленки, равномерность нанесения покрытия, в ИНЭОС РАН им. А.Н.Несмеянова проводят испытания материала на прочность".

Наноалмазы — углеродная наноструктура, атомная решетка которой идентична алмазу. Размеры наноалмазных частиц не превышают пары десятков нанометров. Материал, созданный еще в 1960-ые в закрытом советском ядерном центре в Арзамасе-16 (совр. Саров), долгое время не находил практического применения. Но начиная с 1990-ых исследователи во многих странах мира изучают биологические свойства наноалмазов – было обнаружено, что небольшие углеродные частицы могут быть средством адресной доставки лекарств к пораженным тканям.

Химики МГУ готовят из черного порошка наноалмазов водную суспензию, в которую погружают бычий перикард. "Наноалмаз на поверхности биоткани создает пленку, которая придает материалу дополнительную прочность, при этом сохраняет его упругость и S-образную форму кривой напряжение – деформация, что важно при разработке биосовместимых материалов", - расскаывает один из авторов патента, доцент кафедры радиохимии МГУ, к.х.н. Мария Чернышева.

Покрытый наноалмазами биоматериал не теряет своих механических характеристик: модуль Юнга модифицированного перикарда составляет около 30 МПа, как и для исходного материала, при этом прочность на разрыв увеличивается до 9-10 МПа по сравнению с 6 Мпа для исходного материала.

"Необходимо отметить, что на поверхность наноалмаза можно дополнительно нанести биологически активные вещества — это позволит дополнительно улучшить свойства биоткани", - замечает Мария Чернышева.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору