Углеродные нанотрубки помогут создавать сердечно-сосудистые импланты

На основе полимера и углеродных нанотрубок разработан новый биоматериал, сочетающий в себе высокую прочность, эластичность и совместимость с организмом человека. Рекомендовано использование новой разработки при создании искусственных клапанов сердца и сосудов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Nanomaterials.

В современной хирургии крайне востребованы искусственные клапаны сердца и сосудистые протезы, позволяющие восстановить нормальную работу органов и тканей. Пульсирующий ток крови по сосудам, биение сердца, а также сокращение мышц создают длительные нагрузки (около 40 миллионов циклов в год) на все элементы сердечно-сосудистой системы. Поэтому материалы для имплантатов должны обладать значительной прочностью, эластичностью и химической стабильностью, чтобы не разрушаться и не терять функциональность в организме человека. 

Исследователи из Научно-исследовательского института комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний (Кемерово), с коллегами изБелорусского государственного университета (Беларусь), Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения РАН (Кемерово), Национального исследовательского Томского политехнического университета (Томск), Кемеровского государственного университета (Кемерово), Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова (Москва) предложили модифицировать углеродные нанотрубки алифатическими аминами – азотсодержащими органическими молекулами, – чтобы воспрепятствовать их чрезмерному сшиванию между собой.

Ученые исследовали микроструктуру изготовленного материала, что позволило убедиться в его однородности и отсутствии агломератов нанотрубок. 

Биологи проверили биосовместимость нанокомпозита, поместив на него клетки эндотелия человека – за трое суток эксперимента материал не снизил жизнеспособность культуры. 

Эксперимент с растяжением показал, что прочность полученного композита в несколько раз превышает прочность ткани человеческого тела. 

Исследователи выяснили, что оптимальное содержание углеродных нанотрубок в композите для сердечно-сосудистых имплантатов составляет 1-2%. Именно это значение обеспечивает одновременно прочность, эластичность и биосовместимость. 

В будущем планируется создание опытных образцов имплантатов на основе предложенного композита и их исследование их в качестве моделей реальных медицинских изделий.