Исследователи из школы биомедицинской инженерии и факультета машиностроения Университета штата Колорадо работают над разработкой заменяющих сердечных клапанов, которые будут превосходить существующие механические и тканевые сердечные клапаны и уменьшат потребность пациентов в лекарствах для предотвращения образования тромбов.
При поддержке пятилетнего периода, 1 доллар США.Грант в размере 8 миллионов от Национального института здравоохранения, доцент и главный исследователь Лакшми Прасад Даси возглавляет исследовательскую группу, создающую революционные сердечные клапаны, сочетающие в себе самые современные инженерные разработки и дизайн. Результатом станет новое семейство сердечных клапанов из синтетических материалов, решающих проблемы, связанные как с механическими, так и с биопротезными или тканевыми клапанами.
"Все современные искусственные клапаны сердца имеют существенные недостатки," объяснил Даси, который специализируется в области инженерии сердечного клапана и биомеханики сердечно-сосудистой системы. "Пациенты, получившие механические сердечные клапаны, должны продолжать принимать лекарства на протяжении всей жизни, чтобы предотвратить свертывание крови. С другой стороны, биопротезные клапаны, обычно сделанные из ткани коров или свиней, склонны к затвердеванию со временем и служат не более 10-15 лет. Клапаны, которые будут разработаны в этом проекте, будут изготовлены из синтетических гибких материалов, содержащих гиалуронан, молекулу, присутствующую в любых мягких тканях, со структурой, оптимизированной для превосходной работы в течение гораздо более длительного периода времени."
Соисследователями проекта являются Сьюзан Джеймс, руководитель отдела машиностроения и эксперт в области синтеза полимеров, и доцент Кетул С. Попат, эксперт в области биосовместимости и поверхностной нанотехнологии. Вместе с Даси они изобрели новую технологию, которая лежит в основе этого проекта.
"Мы признаем, что большая часть основы для этого проекта была бы невозможна без инструментов, разработанных в рамках моего национального гранта на развитие ученых, ориентированных на болезни сердечного клапана, от Американской кардиологической ассоциации и доктора. Награда Джеймса за доказательство концепции от Управления экономического развития и международной торговли штата Колорадо," Даси сказал.
Команда инженеров также работает с доктором. Кристофер Ортон, ветеринарный кардиоторакальный хирург и руководитель отдела клинических наук Колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук CSU, который имплантирует прототип клапанов свиньям и овцам в рамках доклинической оценки.
"Помимо превосходных характеристик при имплантации пациентам, сердечные клапаны нового поколения из синтетических материалов позволят легко автоматизировать производство, в отличие от трудоемкого процесса, используемого в настоящее время для изготовления тканевых клапанов," Даси сказал. "Это повысит стабильность при одновременном снижении стоимости устройства, что будет приобретать все большее значение в ближайшие годы, поскольку растет спрос на заменяющий клапан, который прослужит всю жизнь без необходимости постоянного приема лекарств против свертывания крови. В настоящее время во всем мире ежегодно выполняется более 290000 операций на сердечных клапанах, и, по оценкам, к 2050 году это число утроится и достигнет более 850 000, то есть темпы роста от 10 до 12 процентов в год."
В дополнение к сердечным клапанам, команда надеется, что их инновационная стратегия по снижению потребности в препаратах, препятствующих свертыванию крови, найдет применение в любых медицинских устройствах, где искусственные поверхности контактируют с кровотоком, таких как имплантированные стенты, вспомогательные устройства для желудочков, экстракорпоральные схемы, а также аппараты искусственного кровообращения и диализа.
"Кроме того, наша цель – воплотить эту новую парадигму в разработку минимально инвазивных сердечных клапанов нового поколения," Даси добавил.
Исследования по разработке новых и улучшенных сердечных клапанов начались в прошлом месяце в новом доме Сюзанны и Вальтера Скотта-младших. Здание биоинженерии на территории кампуса CSU.
"Все наши лаборатории находятся рядом друг с другом," Попат сказал. "Преимущества совместного размещения для нас как исследователей, а также для аспирантов и студентов, изучающих некоторые очень практические аспекты прикладной науки, уже очевидны."