Специалисты Национального медицинского исследовательского центра имени академика Е.Н. Мешалкина достигли важного рубежа – они успешно протестировали первое отечественное дисковое искусственное сердце на мини-пигах. Результаты подтвердили: устройство работает стабильно шесть часов, минимизируя риск образования тромбов и повреждения эритроцитов.
От космических технологий к спасению сердец
Разработка стартовала пять лет назад в сотрудничестве НМИЦ с Институтом теоретической и прикладной механики СО РАН. Ученые взяли за основу насос, созданный для космической отрасли. Значительный вклад в создание жизнеспасающего прибора внесла новосибирская компания «Импульс-проект», которая подхватила инициативу в 2016 году.
Компактный насос для сложных случаев
Инновационный кардиопротез – это миниатюрное устройство габаритами 4 см в диаметре и 2 см в высоту: пакет дисков, установленных с мизерным зазором в полмиллиметра. Специальный двигатель вращает диски с высокой скоростью, мягко продвигая кровь за счет молекулярного трения. Эта технология дает надежду пациентам в листе ожидания на трансплантацию, а также тем, кто не может перенести пересадку по медицинским показаниям. Иногда имплантат служит временным усилителем для восстановления слабой сердечной мышцы.
Разработка ключевого компонента – двигателя
«Сердцем» системы является надежный электромотор, – поясняет Александр Чернявский, доктор медицинских наук, руководитель Центра хирургии аорты и коронарных артерий НМИЦ им. Мешалкина. – Он функционирует интенсивно, длительно сохраняет высокую производительность, оставаясь холодным и исправным. Коллеги из «Импульс-проекта» посвятили два года конструированию такого двигателя. Его достоинства подтвердили стендовые тесты и последующие эксперименты с натуральной кровью».
Точное моделирование и бережная работа прибора
Для испытаний создали стенд, скрупулезно воспроизводящий человеческое кровообращение с помощью трубочек, зажимов и датчиков. Использовали только донорскую кровь, так как тесты на крови животных не обеспечивают необходимой достоверности из-за различий в стабильности ее элементов. Проверки показали: двигатель дискового типа обращается с кровью бережно, вызывая минимально возможное разрушение эритроцитов.
Потрясающие результаты испытаний на мини-пигах
Следующий вдохновляющий этап — интенсивные эксперименты на мини-пигах, которые предоставил ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН». «Нашей задачей было отработать технологию установки насоса именно у животных, — поясняет Александр Чернявский. — Шестичасовой эксперимент дал блестящие результаты! Это оптимальное время для оценки работы прибора внутри живого организма: без цели продления срока эксплуатации, что потребует отдельного длительного «хронического» исследования со специальной послеоперационной палатой и поддерживающим оборудованием. За это время мы всесторонне изучили работу устройства в различных режимах и его влияние на кровь. Главный итог: насос функционирует превосходно, не вызывая разрушения крови животных и совершенно не провоцируя образования тромбов. Это открывает двери для будущего внедрения устройства в медицину!»
Перспективы для медицинской практики и пациентов
Ученые уверенно смотрят в будущее: «У нас обоснованная надежда на значительное снижение дозы антикоагулянтов и антиагрегантов, необходимых пациентам (эти вещества предотвращают свертывание крови и образование тромбов). Этот феномен основан на ключевой особенности работы насоса: он совершенно не контактирует напрямую с клетками крови! На поверхности дисков создается пленка плазмы, к которой бережно прикрепляются эритроциты, что обеспечивает их безопасную перекачку. Данный механизм теоретически сводит к минимуму механическое повреждение крови, что и позволит уменьшить дозу разжижающих препаратов. Мы полны энтузиазма подтвердить эту теорию на дальнейших практических испытаниях».
Оптимизация конструкции для будущих имплантатов
Сейчас научная группа сосредоточена на доработке насоса. Ключевая цель — снизить сопротивление в подшипниках скольжения. Это решение связано с тепловыделением: сейчас температура работающего устройства без отвода тепла может достигать 42 °C. «Намерены снизить ее еще на два градуса к нашей большой радости. Это сделает прибор полностью безопасным для имплантации пациентам», — делится планами Чернявский. Такая оптимизация исключит любой риск побочных эффектов от нагрева, таких как ожог тканей или нежелательное свертывание крови.
Прорыв впереди: планы и финансирование
Проект активно развивается: «Сейчас мы подаем перспективную заявку на грант фонда “Сколково”. В случае успеха, получим мощную финансовую поддержку в размере около 20–30 миллионов рублей, — с оптимизмом комментирует Александр Чернявский. — Эти ресурсы позволят нам уверенно завершить все необходимые доклинические испытания в течение трех лет». Это важнейший шаг на пути к медицинскому применению инновационного насоса.
В числе ключевых задач учёных — создание инновационных покрытий для насосов, которые эффективно отталкивают эритроциты и надёжно предотвращают формирование тромбов. Эта перспективная разработка ведётся командой НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина в тесном партнёрстве со специалистами Института сильноточной электроники СО РАН (Томск). В распоряжении томского института находится специализированная лаборатория, где успешно создаются передовые биологически инертные покрытия.
Перспективы инновационных покрытий
Работа сосредоточена на совершенствовании уникальных покрытий для медицинских насосов, призванных минимизировать взаимодействие с эритроцитами и полностью исключить риск тромбообразования. Коллектив исследователей НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина совместно с экспертами Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) активно продвигает этот проект вперёд. Томская лаборатория института обладает всем необходимым для разработки новейших поколений биосовместимых инертных материалов.
Источник: scientificrussia.ru
