Экспериментальные статьи. Рубрика в журнале - Патология кровообращения и кардиохирургия
Статья научная
Актуальность. Баллонорасширяемые транскатетерные клапаны легочной артерии в России имеют прямой каркас, из-за чего приходится выполнять предварительное стентирование нативного выходного отдела правого желудочка или клапаносодержащего кондуита во избежание периоперационных осложнений. Данная тактика увеличивает время проведения вмешательства, усложняет технику имплантации клапана, а также повышает стоимость операции. Цель. Разработать модель транскатетерного самораскрывающегося клапана легочной артерии и подготовить ее для проведения доклинических испытаний на животных. Методы. Разработали модель самораскрывающегося нитинолового каркаса транскатетерного легочного биопротеза. Выполнили створки и облицовку каркаса из ксеноперикарда свиньи и монтировали вручную. Провели тесты радиальных усилий каркаса и испытания загрузки клапана в систему доставки. Результаты. Биоматериал клапана и места швов не повреждены после компрессии. В 2022 году планируется завершить первые доклинические испытания на животных с целью определения состоятельности имплантируемого клапана, а также оценки скорости обызвествления в течение 6 и 12 мес. после операции. Заключение. Путем оптимизации конструкции опорного каркаса удалось усовершенствовать транскатетерную модель биологического клапана с удовлетворительными результатами первого этапа доклинических испытаний.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность. Коммерческие сосудистые заплаты на основе синтетических материалов и тканей животного происхождения для реконструкции сонной артерии при каротидной эндартерэктомии обладают рядом недостатков, связанных с возникновением послеоперационных осложнений: тромбоза и рестеноза. Решением данной проблемы может стать разработка биологически активных материалов, способных к деградации и стимулирующих регенерацию тканей. Цель. Оценить свойства и эффективность биодеградируемой заплаты на основе полигидроксибутирата / валерата и полика-пролактона с инкорпорированным фактором роста эндотелия сосудов в сравнении с немодифицированным полигидроксибу-тиратом / валератом и поликапролактоном и коммерческой сосудистой заплатой. Методы. Пористые заплаты из смеси полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона с введенным фактором роста эндотелия сосудов изготавливали методом эмульсионного электроспиннинга. Далее изучали морфологию и механические свойства модифицированных заплат, а также имплантировали их в стенку брюшной аорты крыс на 1, 3, 6 и 12 мес. с последующим гистологическим и иммунофлуорисцентным анализом для оценки эндотелизации, заселения клетками и кальцификации. Результаты. Заплаты из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона c фактором роста эндотелия сосудов обладали высокопористой структурой и прочностью, не отличающейся от прочности аорты крысы и внутренней грудной артерии человека. На внутренней поверхности данных заплат через 3 мес. имплантации формировался эндотелиальный монослой. Заплаты из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона с фактором роста эндотелия сосудов быстрее заселялись клетками с формированием межклеточного матрикса относительно заплат из ксеноперикарда, и их ремоделирование не сопровождалось персистирующим воспалением, которое провоцировали немодифицированные образцы полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона при долгосрочной имплантации. Выводы. Фактор роста эндотелия сосудов в составе биодегра-дируемых заплат из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона стимулировал их эндотелизацию и увеличивал биосовместимость, способствовал ремоделированию с образованием элементов стенки кровеносного сосуда. Таким образом, заплаты из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона с фактором роста эндотелия сосудов имеют высокий потенциал применения в тканевой инженерии сосудистой стенки.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность. Нарушения сердечного ритма, включая дисфункцию синусового узла и атриовентрикулярную блокаду, остаются серьезной проблемой современной кардиологии. Традиционные электрокардиостимуляторы, несмотря на эффективность, характеризуются рядом ограничений – инвазивностью, риском инфекций, механических осложнений и ограниченным сроком службы. Развитие биоинженерных и оптогенетических технологий открывает новые перспективы в создании малоинвазивных, биосовместимых и управляемых систем стимуляции сердца. Сочетание клеточной терапии и оптогенетики позволяет создать фотоуправляемый извне биологический пейсмейкер, лишенный ключевых недостатков традиционных устройств. Цель. Получение фоточувствительных клеточных патчей и дальнейшее изучение их функциональности в качестве фотоуправляемого тканеинженерного биологического пейсмейкера на модели сердца крысы ex vivo. Методы. Нами создан клеточно-инженерный конструкт: кардиомиоциты человека (полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток) или кардиомиоциты крысы в неонатальном периоде развития, экспрессирующие канальный родопсин-2, нанесенные на волокна из биосовместимой поли-L-молочной кислоты с коллагеном, покрытые белком фибронектином. Моделью для тестирования служило изолированное сердце крысы с поддержанием его временной жизнеспособности ex vivo. Для регистрации активности использовали оптическое картирование кальциевой активности. Результаты. Через 35 мин после имплантации патча зафиксировано установление функционального контакта с миокардом. Фотостимуляция вызывала устойчивое повышение частоты сердечных сокращений, подтвержденное анализом стохастического доминирования. Эксперименты in vitro на клеточной культуре доказали работоспособность канального родопсина-2 при освещении светом с длиной волны 470 нм. Заключение. Исследование успешно демонстрирует работоспособность полного цикла технологии – от генетической модификации клеток до управления сокращениями целого органа. Это значительный шаг в развитии адресных и безопасных методов временной кардиостимуляции будущего. Полученные результаты подтверждают принципиальную реализуемость гибридного фотоуправляемого подхода и закладывают основу для дальнейших исследований по разработке безопасных, управляемых и биосовместимых систем кардиостимуляции нового поколения.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность. Фибрилляция желудочков — фатальная аритмия, приводящая к внезапной сердечной смерти. Остановка сердца как механизм внезапной сердечной смерти в абсолютном большинстве случаев (> 80 %) возникает в результате фибрилляции желудочков. Цель. Изучение частотно-амплитудной структуры фибрилляции желудочков при реперфузии после 30–240 с ишемии сердца собаки при фибрилляции желудочков. Методы. Провели 6 опытов на 12 собаках. В каждом опыте изолированное сердце одной собаки перфузировали кровью второй (поддерживающей) собаки. В 6 опытах выполнили по 9 эпизодов ишемии сердца при фибрилляции желудочков длительностью 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210 и 240 с — всего 72 эпизода. До и после каждого эпизода ишемии проводили соответственно 10-минутную перфузию и 10-минутную реперфузию при фибрилляции желудочков. Регистрировали электрограмму сердца при фибрилляции желудочков. Выполняли спектральный анализ электрограммы методом быстрого преобразования Фурье в диапазоне 0,5–15 Гц и определяли частоту и удельный вес осцилляций 1–3-й по спектральной мощности частот при перфузии, ишемии и реперфузии (частота, Гц — мода; удельный вес, % — M ± SD; n = 270). Результаты. Частота и удельный вес доминирующих осцилляций фибрилляции желудочков были стабильными при перфузии: 9–10 Гц и 39–41 % — и статистически значимо не изменились при 30-секундной ишемии (p = 0,09; p = 0,07) и 10-минутной реперфузии (от p = 0,07 до p = 0,23; от p = 0,09 до p = 0,21). На 2-й мин ишемии частота доминирующих осцилляций снизилась до 8,5–9,0 Гц (p = 0,009), но их удельный вес статистически значимо не изменился (p = 0,06). На 3–4-й мин ишемии частота доминирующих осцилляций снизилась до 5,0–7,5 Гц (p = 0,002), их удельный вес — до 32–33 % (p = 0,001). После 1–2 мин ишемии частота доминирующих осцилляций при реперфузии возросла до 10,5–12,0 Гц (p = 0,03 и p = 0,002) на 1-й мин и снизилась до 9,5–10,5 Гц (p = 0,01 и p = 0,009) на 2-й мин. После 3–4 мин ишемии частота доминирующих осцилляций возросла до 12,5–14,0 Гц (p = 0,001) на 1-й мин реперфузии и снизилась до 10–11 Гц (p = 0,005 и p = 0,007) на 2-й мин. Удельный вес доминирующих осцилляций после 1–2 мин ишемии снизился до 33–36 % (p = 0,003 и p = 0,002) на 1-й мин реперфузии и возрос до 39 % (p = 0,005 и p = 0,001) на 2-й мин. После 3–4 мин ишемии удельный вес доминирующих осцилляций оставался сниженным (32–34 %) на 1-й мин реперфузии и возрос до 36–40 % (p = 0,005 и p = 0,007) на 2-й мин. Заключение. Организованная активность фибрилляции желудочков более чувствительна к реперфузии, чем к ишемии, что подтверждается тем, что частотно-амплитудная структура фибрилляции желудочков изменяется при реперфузии значительнее, чем при ишемии. Фибрилляция желудочков характеризуется взрывной (импульсной) дестабилизацией организованной активности при реперфузии, о чем свидетельствуют повышение частоты доминирующих осцилляций на 1-й мин реперфузии и их снижение на 2–3-й мин, снижение удельного веса доминирующих осцилляций на 1-й мин и их повышение на 2–3-й мин. Чем длительнее ишемия, тем значительнее дестабилизация организованной активности фибрилляции желудочков при реперфузии.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность. На сегодняшний день транскатетерная имплантация аортального клапана является эффективным методом лечения пациентов с выраженным аортальным стенозом всех групп хирургического риска. Несмотря на значительные достижения, процедура транскатетерной имплантации аортального клапана нередко сопровождается рядом проблем, связанных с неоптимальным расположением биопротеза, его геометрией и последующими гидродинамическими нарушениями. Цель. Разработка и валидация комплексной математической модели, включающей взаимодействие жидкости и твердого тела, для моделирования гемодинамических характеристик транскатетерных аортальных клапанов. Методы. Для построения комплексной модели, описывающей гемодинамику аортального клапана, на первом этапе была разработана геометрическая модель, включающая корень аорты, каркас клапана, створочный аппарат, соединенный с юбкой клапана. Далее решалась совместная задача моделирования течения и отклика мягких тканей при установке клапана с применением метода взаимодействия жидкости и твердого тела в ALE-формулировке, сочетающего Эйлерово описание движения жидкости с Лагранжевым описанием деформации твердого тела. Результаты. Получены распределения напряжений в каркасе и створках клапана. Стоит отметить, что наибольшие напряжения возникают в узлах каркаса и достигают 270 МПа. Створки клапана наиболее подвержены высоким напряжениям в зоне перегиба. Значения напряжений лежат в диапазоне 5–10 МПа. Кроме того, получе- но расширение стенок аорты в результате расширения каркаса клапана, которое лежит в диапазоне 0,6–1,2 мм, что соответствует значениям, наблюдаемым в клинике. Максимальные скорости течений после оперативного вмешательства не превышают 1,4 м/с, что соответствует показателям нормы. Заключение. Выполненное исследование демонстрирует возможность применения комплексного подхода, основанного на взаимодействии жидкости и твердого тела, для моделирования гемодинамики транскатетерного биопротеза аортального клапана. Разработанная модель охватывает как анатомически корректную геометрию корня аорты и элементов клапана, так и реалистичные граничные условия, основанные на клинических данных эхокардиографии и физиологическом профи- ле давления, что обеспечивает высокую достоверность численного эксперимента. Таким образом, представленный методологический подход может быть эффективно использован для оценки и прогнозирования результатов транскатетерной имплантации аортального клапана и оптимизации новых конструкций транскатетерных аортальных биопротезов, анализа их взаимодействия с анатомическими структурами пациента, а также для снижения рисков осложнений и повышения долговечности протезов.
Бесплатно
