Искусственные кровеносные сосуды с трёхслойной структурой созданы впервые

Исследователи из Центра быстрого производства Шанхайского университета, комбинируя методы микроимпринтинга и электроспиннинга, впервые разработали сосудистый трансплантат, состоящий из трёх слоёв. Эта трёхслойная композитная структура позволила использовать отдельные материалы, обладающие соответственно механической прочностью и способностью стимулировать рост новых клеток. Это решает значительную проблему существующих сосудистых трансплантатов, которые состояли только из одного или двух слоёв.

Сосудистые трансплантаты хирургически присоединяются к повреждённому кровеносному сосуду для перенаправления кровотока, например, при аортокоронарном шунтировании. Традиционные трансплантаты создаются из собственных сосудов пациента или подходящего донора. Однако эти источники часто недостаточны из-за ограниченного количества в организме пациента и могут быть поражены теми же заболеваниями, что и сосуд, требующий замены. Поэтому ведутся активные исследования по созданию синтетических сосудов, которые могут имитировать естественные, позволять новым клеткам расти вокруг них, а затем биодеградировать, создавая таким образом новые сосуды.

«Композитные сосудистые трансплантаты могут быть лучшими кандидатами для восстановления кровеносных сосудов», — сказала Юаньюань Лю, доцент Центра. Ранее её команда работала с костными каркасами для восстановления дефектов костей, прежде чем переключиться на сердечно-сосудистые заболевания и сосудистые трансплантаты. Исследование описано в журнале AIP Advances.

Каркасы-заменители должны максимально имитировать естественную сосудистую структуру ткани. Для заменителей кровеносных сосудов такую структурную имитацию можно создать с помощью электроспиннинга. Этот процесс использует электрический заряд для вытягивания жидкой смеси (в данном случае хитозана и поливинилового спирта) в сверхтонкие волокна. Электроспиннинг также обеспечивает высокое отношение площади поверхности к объёму нановолокон, создавая пространство для роста и соединения клеток хозяина. Эти компоненты естественным образом разлагаются в течение 6 месяцев — года, оставляя после себя новый, неповреждённый кровеносный сосуд.

Однако полученная структура не обладает высокой жёсткостью — это был недостаток многих предыдущих моделей. Чтобы компенсировать это, исследователи разработали трёхслойную модель. Смесь нанесли методом электроспиннинга на обе стороны средней микроимпринтированной слоя из поли-п-диоксанона — биодеградируемого полимера, часто используемого в биомедицинских приложениях. Концы этого листа затем сложили и соединили, чтобы сформировать трубчатый сосуд.

Команда Лю засеяла каркас фибробластами крысы (эти клетки идеальны из-за простоты культивирования и высокой скорости роста), чтобы проверить эффективность каркаса в стимулировании клеточной экспансии и интеграции. Исследователи обнаружили, что клетки на этих композитных каркасах быстро пролиферировали, вероятно, благодаря функциональным амино- и гидроксильным группам, вносимым хитозаном.

До перспективы испытаний на людях ещё далеко, но Лю и её группа настроены оптимистично. Их следующий проект — тестирование имплантатов на животной модели, чтобы наблюдать эффективность структуры с живыми сосудистыми клетками.