Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Чем быстрее эндотельные клетки (изображены зеленым цветом) формируют единый гладкий слой, тем меньше вероятность непокрытому металлу спровоцировать иммунную реакцию отторжения. Образцы, рассматриваемые после 1, 3 и 5 суток (слева направо), показали лучшее качество приживаемости клеточных культур на нанотекстурном титане (нижний ряд), чем на обычных микроструктурах титана. (источник: Brown University)

Имплантаты с нанотекстурированной поверхностью

Ключевые слова:  биоматериал, материаловедение, периодика

Опубликовал(а):  Кушнир Сергей Евгеньевич

25 апреля 2007

Инженеры в области биомедицины постоянно работают над возможностью усовершенствования пластиковых, титановых и керамических биопротезов, но живые ткани организма иногда отторгают имплантаты. Инженеры из университетов Брауна и Пердью (Brown and Purdue Universities) пришли к выводу, что простое изменение поверхностной текстуры имплантатов может резко изменить характер покрытия их живыми клетками.

Проведенные исследователями эксперименты были сосредоточены на материалах, используемых в стентах (stent - эндопротез сосуда) - эластичных маленьких трубках, которые поддерживают открытыми некогда закупоренные артерии, - и в искусственных кровеносных сосудах. В настоящее время только около 30% имплантатов кровеносных сосудов малых диаметров (менее 6 мм) имеют срок службы более пяти лет, при этом более 20% стентов нуждаются в замене из-за уширения артериальных стенок вокруг них в результате процесса, названного рестенозом (это повторное сужение просвета какого-либо органа после его расширения оперативным путем). Как один из способов борьбы с этим недостатком несколько лет назад были использованы стенты c лекарственным покрытием, но окончательно проблема с уплотнениями в окружающих тканях не была решена.

Вместо использования химических методов противодействия ответным реакциям организма на такие инородные материалы Томас Уэбстер (Thomas Webster) и Карен Хаберштро (Karen Haberstroh) пошли по другому пути решения этой проблемы. Их идея состоит в том, чтобы изготавливать имплантаты из тех материалов, поверхность которых имеет физическую структуру, позволяющую им лучше вживляться в органические ткани.

Здоровые кровеносные сосуды имеют тонкую внутреннюю поверхностную ткань из особых клеток, называемую эндотелием, окруженную толстым слоем клеток гладкой мускулатуры, которые и составляют основу сосудистых стенок. Такие белки, как коллаген и эластин, составляют значительную часть этой внутренней оболочки и создают текстуру из правильных наноразмерных неровностей на внутренней поверхности кровеносных сосудов. Это совершено нехарактерно для большинства материалов, из которых изготавливаются имплантаты, обладающие текстурой на микроуровне, пусть и близкой к наноразмерной.

Когда исследователи изменили текстуру поверхности материала имплантата с тем, чтобы она в большей степени соответствовала рельефу эндотелия, они обнаружили, что клетки эндотелия быстрее приживались на инородной поверхности, эффективно маскируя её и опережая рост клеток гладкой мускулатуры на поверхности имплантата. Клетки эндотелия образовали единый твердый слой, и их деление на этом остановилось. Затем они перешли к накоплению белков коллагена и эластина.

В одном из экспериментов, опубликованном в журнале Tissue Engineering, Вебстер и Хаберштро, спрессовывая титановые частицы, диаметр которых составлял менее 1 мкм, создали титан с наноразмерной текстурой поверхности. При сравнении образцов наноструктурированого материала и обычного титана, на которые были высажены клеточные культуры, они обнаружили, что наноразмерная поверхность стимулирует рост клеток эндотелия. Когда клетки эндотелия покрыли всю поверхность материала, они образовали единый тонкий слой, который препятствовал процессу чрезмерного разрастания клеток гладкой мускулатуры, являющегося причиной повторного сужения стентованных артерий.

В ходе другого эксперимента, результаты которого были опубликованны в Journal of Biomedical Materials Research, спрессовывались частицы сополимера молочной и гликолевой кислот (polylactic-co-glycolic acid или PLGA), материала, разлагаемого микроорганизмами и часто используемого для изготовления трансплантатов кровеносных сосудов. Образованный таким образом материал имел гладкую поверхность, сплошь покрытую углублениями 100, 200 и 500 нанометров в диаметре. Поверхность с 200-нанометровыми углублениями энергично способствовала адсорбции и распространению фибронектина, белка, который помогает клеткам эндотелия быстро покрывать имплантат.

Уэбстер и Хаберштро уже рассматривают возможность проведения опытов с подобными наноструктурированными имплантатами на животных. Если на имплантатах, помещенных в организм, будут получены схожие результаты, то тогда становится возможным производство материалов, быстро приживающихся к кровеносным сосудам и вызывающих меньшее количество реакций отторжения со стороны иммунной системы.





Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Звездное нашествие
Звездное нашествие

Интервью с участниками, авторами задач и организаторами XIII Олимпиады
Предлагаем ознакомиться с подборкой видеороликов - миниинтервью, взятых в течение очного тура XIII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" (25 - 30 марта 2019 года).

Неделя Олега Лосева
Портал RSCI.RU и инициаторы проведения "Недель Олега Лосева" приглашают все вузы и факультеты физико-технологического и радиоэлектронного профиля к участию в первой Неделе Олега Лосева в Рунете, посвященной Олегу Владимировичу Лосеву - признанному пионеру полупроводниковой электроники и оптоэлектроники.

Магистратура Московского университета по химической технологии
Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет о приеме в магистратуру "Химическая технология" для подготовки специалистов в области полимерных композиционных материалов, углеродных материалов, защитных покрытий.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.