Stoimy u progu niezwykłych postępów w zakresie naturalnych przezskórnych interwencji w przypadku choroby wieńcowej. Ich katalizatorem ma być tymczasowe rusztowanie otwierające zablokowaną tętnicę wieńcową i znikające po wyleczeniu arterii.
Stenty wprowadzane do serca są zwykle wykonane z metalowej siateczki. Zapobiegają one ponownemu zablokowaniu się tętnicy wieńcowej, jednak pozostają w takiej tętnicy na zawsze, powodując niebezpieczne skutki długoterminowe, takie jak zakrzepica.
Bioresorbowalne rusztowania naczyniowe mogą zastąpić metalowe stenty dzięki doskonałym wynikom klinicznym. Twórcy finansowanego przez UE projektu Bi-Stretch-4-Biomed odpowiedzieli na potrzebę zastosowania cieńszych i mocniejszych bioresorbowalnych rusztowań naczyniowych: „Rusztowania te nie tylko utrzymują naczynie krwionośne otwarte w ciągu pierwszych sześciu miesięcy po operacji, ale też pozostawiają po sobie zdrowe naczynie, a do tego są całkowicie wchłaniane przez organizm w około 2–3 lata po zabiegu”, opowiada koordynatorka wspólnego projektu, Fulvia Villani.
Zalety i wady nowego materiału
Mimo że kwas poli-L-laktydowy (ang. poly(L-lactic acid), PLLA) został zatwierdzony klinicznie do użytku w bioresorbowalnych rusztowaniach naczyniowych, stanowi on problem dla chirurga. Nie jest tak wytrzymały ani sztywny jak metale, przez co rusztowanie jest trzy razy grubsze niż metalowe stenty, co sprawia, że chirurgom jest trudniej poruszać się przez tętnice, by dotrzeć do miejsca zmiany.
„Cieńsze rusztowania, widoczne w obrazowaniu rentgenowskim podczas operacji, ułatwiłyby wdrożenie tej technologii, na czym skorzystałyby tysiące pacjentów na całym świecie”, wyjaśnia Villani. Zespół projektu Bi-Stretch-4-Biomed przeanalizował koncepcję wzmocnienia PLLA nanorurkami z dwusiarczku wolframu (WS2), aby uzyskać wymaganą wytrzymałość i nieprzejrzystość w badaniu rentgenowskim.
Zachęcające wyniki testów nowego nanokompozytu
Aby opracować nanokompozyty PLLA-WS2 odpowiednie dla implantów biomedycznych nowej generacji, badacze przetestowali materiał pod kątem silnych odkształceń, do jakich dochodzi podczas rozszerzania się rurki lub rozciągania dwuosiowego. Podali oni również parametry materiałów, aby utworzyć model mechanicznych właściwości nanokompozytów PLLA-WS2. Równocześnie naukowcy zbadali in vitro biozgodność samych nanorurek WS2 oraz nanokompozytów PLLA-WS2 jako innowacyjnego materiału dla bezpiecznych implantów w formie bioresorbowalnych rusztowań naczyniowych nowej generacji.
Wyniki wskazują, że dodatek WS2 wzmocnił macierz polimerową PLLA. Co ważne, relatywnie mała ilość WS2 (0,1 % masy w stosunku do PLLA) znacząco zwiększa ukierunkowaną krystalizację, co z kolei ułatwia produkcję rusztowań o większej wytrzymałości i cieńszym profilu.
Aby monitorować zmiany morfologiczne na poziomie cząsteczkowym w rurkach PLLA-WS2 (które zostaną następnie pocięte laserowo na rusztowania), twórcy projektu Bi-Stretch-4-Biomed opracowali przyrząd specjalnie zaprojektowany do wywoływania dwuosiowych odkształceń rurek PLLA-WS2; przyrząd ten powiela etap produkcji bioresorbowalnych rusztowań naczyniowych polegający na rozszerzaniu rurek. Eksperymenty przeprowadzono w źródle światła synchrotronowego w laboratorium krajowym w Argonne w Stanach Zjednoczonych.
Badania cytotoksyczności wykazały, że nanorurki WS2 i nanokompozyty PLLA-WS2 są dobrze tolerowane in vitro przez wybrane ludzkie komórki. Jest to obiecujący wynik, jeśli chodzi o bezpieczeństwo rusztowania PLLA-WS2.
Element zaskoczenia w postaci ludzkiego zaangażowania
Wsparcie finansowe dla projektu przekazano w ramach wymiany personelu w ramach badań i innowacji związanych z programem Maria Skłodowska-Curie (ang. Research and Innovation Staff Exchange, RISE). Zgodnie z założeniami inicjatywy RISE wszyscy partnerzy projektu musieli odbyć wizyty w placówkach ich odpowiedników. „Każdy z partnerów zaoferował pełne wsparcie: od zapewnienia zakwaterowania dla odwiedzających po przygotowanie niezbędnych narzędzi służących do realizowania wspólnych zadań badawczych. Gest ten ułatwił wymianę naukową”, podkreśla Villani.
„Prawdziwym zaskoczeniem nie było techniczne wdrożenie projektu, ale rzeczywistość zaangażowanych w niego osób: musiały one podróżować pomiędzy Stanami Zjednoczonymi a Europą przez dość długie okresy”, zauważa Tiziana di Luccio, koordynatorka projektu przez pierwsze dwa lata jego realizacji.
Obie koordynatorki są w pełni zgodne, że skonsolidowana sieć powiązań stała się impulsem do współpracy z ośrodkami akademickimi i firmami przemysłowymi działającymi głównie w sektorze biomedycyny. Kolejnym krokiem będzie przekierowanie wiedzy ku dalszemu zbadaniu in vivo nowych materiałów i innym etapom produkcji bioresorbowalnych rusztowań naczyniowych. Partnerzy monitorują nowe rozwiązania, by sfinansować dalsze badania naukowe w tym zakresie.
Komentarze
[ z 0]