Учёные НИТУ МИСИС запатентовали технологию нанесения на имплантаты и протезы покрытий из коллагена — белка, благодаря которому изделие лучше приживается в организме. В отличие от существующих методов, новый способ не требует ни специальной обработки поверхности имплантата, ни потенциально опасных химических добавок.
Каждый год тысячам людей устанавливают искусственные суставы, зубные имплантаты, сердечные клапаны и стенты для сосудов. Все эти изделия делают из металла или пластика — материалов, которые организм воспринимает как чужеродные. Иммунная система зачастую запускает процесс воспаления, а вокруг имплантата начинает нарастать плотная рубцовая ткань, из-за чего человеку может потребоваться повторная операция. Один из способов решить эту проблему — покрыть поверхность имплантата коллагеном. Организм воспринимает коллаген как знакомое вещество, поэтому покрытые им имплантаты приживаются легче.
«Проблема в том, что существующие способы нанесения коллагена сложные и не всегда надёжные. Чаще всего перед нанесением покрытия поверхность импланта нужно специально подготовить — например, обработать её ионизированным газом в дорогостоящей вакуумной установке. Без такой подготовки коллаген плохо соединяется с поверхностью и ложится неровно, островками, а не сплошным слоем — как старая краска. Некоторые методы дополнительно используют токсичные химические вещества, которые скрепляют коллаген с поверхностью, но сами по себе вредны для тканей организма. Ещё один подход состоит из множества этапов — растворения, смешивания, прокрутки в центрифуге, промывки, — из-за чего увеличивается риск ошибки, а сама обработка занимает много времени», — сказала д.б.н., к.х.н., профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Елизавета Кудан.
Для решения этой задачи учёные НИТУ МИСИС предложили технологию нанесения коллагена, который полностью исключает самый сложный этап — подготовку поверхности импланта. Разработка представляет собой готовый набор для покрытия имплантатов, который можно использовать прямо в больнице или операционной, не обращаясь к лабораторному оборудованию. В него входят все необходимые компоненты в нужных пропорциях: порошок или лиофилизат коллагена, органическая кислота, щёлочь и раствор-стабилизатор, а также инструкция.
«Сам процесс нанесения покрытия состоит всего из трёх шагов. На первом этапе лиофилизат коллагена растворяют в кислоте слабой или средней силы до получения однородной вязкой системы. Затем имплантат погружают в полученный раствор, обеспечивая равномерное распределение белка по его поверхности. На втором этапе изделие кратковременно выдерживают в щелочном растворе, что вызывает нейтрализацию кислой среды, снижение растворимости коллагена и формирование закрепленного белкового слоя. На заключительном этапе имплантат инкубируют в стабилизирующем растворе, что способствует образованию коллагеновых фибрилл и формированию структурно устойчивого покрытия. Для получения требуемой толщины и равномерности покрытия цикл нанесения, нейтрализации и стабилизации может быть повторен несколько раз», — сказала к.х.н. Василина Захарова, соавтор патента, инженер научного проекта научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС.
В большинстве других методов коллаген удерживается на поверхности за счёт химических связей, а для их образования поверхность имплантата нужно заранее активировать, например плазмой. С новой технологией белок удерживается всего лишь с помощью быстрого затвердевания. Учёные экспериментально подтвердили, что отсутствие предварительной обработки поверхности имплантата не влияет на качество покрытия.
