ЛАБОРАТОРИЯ ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ

Основная деятельность лаборатории – совершенствования функциональных свойств медицинских изделий, предназначенных для контакта с кровью и внутренней средой организма.

АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Процессы на границе раздела фаз «поверхность-кровь»:

- физико-химические;
- биохимические.

Объекты

- синтетические полимеры (полиолефины, силиконы, полиамиды, полисульфон, полиэфиры и др.);
- природные полимеры (белки, полисахариды и др.);
     - биологические материалы;
     - металлы.

Реагенты - биологически активные и лекарственные вещества, в т.ч. природного происхождения:

- антикоагулянты;
    - антиагреганты;
    - фибрино- и тромболитики;
    - противовоспалительные, антимикробные препараты;
   - антиоксиданты и др.

Исследования проводятся на стыке различных наук: химии, биохимии, биологии, физики, биофизики, медицины.

История

Лаборатория химии и технологии материалов для сердечно-сосудистой хирургии НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева создана в 1995 году.

Однако история этого подразделения началась гораздо раньше - в далеком 1962 году, когда на базе лаборатории полимеров начала работать группа химиков под руководством профессора Н.Б. Добровой. К 1969 году уже проходили исследования по синтетическим полимерам, которые бы могли заменять органы и ткани человеческого организма, разрабатывались полимерные материалы для создания искусственного клапана сердца (ИКС) лепесткового типа.

В ИССХ им. А.Н. Бакулева сотрудничество специалистов различного профиля и комплексный подход в разработке новых материалов и их исследовании в экспериментах на животных in vivo позволяли оценивать достоинства и недостатки полимеров с различными вариантами модификации и выбирать наиболее перспективные направления как в подборе полимеров, так и в разработке методов модифицирования различных материалов и готовых изделий из них с целью повышения тромборезистентности.

В 1990 году была разработана основная модель лепесткового клапана, наиболее оптимальная по признаку долговечности такой конструкции. При разработке методов модификации материалов (С.П. Новикова) удалось создать новое направление в физико-химическом модифицировании синтетических полимеров, основанное на поверхностном формировании конъюгатов белков (альбумин, фибриноген) и физиологически активных веществ с антикоагулянтными (гепарин), фибрино-, тромболитическими и антиагрегантными свойствами (ацетилсалициловая кислота). В результате на поверхности материалов формируются наноразмерные модифицирующие слои, эффективно обеспечивающие тромборезистентность и биосовместимость. Технология модификации такими конъюгатами до сих пор не имеет аналогов и в то же время является технически простой (возможность обработки готовых изделий разной формы и размеров), универсальной (пригодной для любых материалов без изменения их исходных свойств), эффективной.

В 1997–2001 годах сотрудники лаборатории разработали метод предымплантационной обработки сосудистых протезов конъюгатами физиологически активных веществ индивидуально для конкретного планового больного (получен патент).

С 1999 года в лаборатории на основе собственных технологий было организовано серийное производство модифицированных сосудистых протезов («БАСЭКС»). Нанесение биодеградируемых покрытий из биологически активных веществ, биополимеров и лекарственных препаратов на текстильную основу отечественного (ООО «ПТГО СЕВЕР») и импортного производства осуществляется по разработанной запатентованной технологии.

«БАСЭКС» остаются первыми и единственными не только в России, но и в мире синтетическими сосудистыми имплантатами с покрытием, обладающими необходимым комплексом свойств.

С 2002 года проводится модификация манжет для искусственных клапанов сердца (ИКС) биологически активными веществами и антимикробными препаратами, что позволяет уменьшить риск возникновения тромбозов и инфекционных осложнений при имплантации ИКС. Организовано серийное производство кардиохирургических заплат «БАСЭКС-Patch».

В 2000–2004 годах впервые в России совместно с отделением гемодиализа (руководитель – профессор, д.м.н. М.Б. Ярустовский) были разработаны оптимальные условия гепаринизации гемодиализаторов и оценены функциональные свойства модифицированного экстракорпорального контура.

В это же время в Центре прошла клиническая апробация модифицированных экстракорпоральных контуров с повышенной тромборезистентностью. Появилась возможность проводить гемодиализ без системного введения антикоагулянта во время всей процедуры, что крайне важно для предупреждения осложнений и повышения эффективности лечения после операций на сердце и сосудах у больных с различными нарушениями гомеостаза и риском развития геморрагических осложнений.

В 2004 году сотрудники лаборатории получили патент за модификацию поверхности электродов к электрокардиостимуляторам: противовоспалительные функции позволяли снизить хронический порог стимуляции и сократить время установки прибора.

В 2012 году химики НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева разработали биодеградируемые изделия в виде пленок на основе природных полимеров из классов: белки (желатин), полисахариды (хитозан), полиэфиры (полигидроксибутират) – для профилактики спайкообразования после операций на сердце (получен патент).

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ

Работы лаборатории развиваются в 2-х направлениях: научно-теоретическом и экспериментально-практическом:

РАЗРАБОТКА биодеградируемых полимерных композиций с биологически активными веществами:

· в качестве покрытий поверхности медицинских изделий, предназначенных для контакта с кровью;
· в качестве самостоятельных изделий в виде пленок/пластин для профилактики спаечных осложнений;

РАЗРАБОТКА методов модифицирования поверхности медицинских изделий из разных материалов, кратковременно и длительно контактирующих с кровью, с целью усовершенствования их функциональных свойств;

ИССЛЕДОВАНИЯ: физико-химические, физико-механические, биологические, экспериментальные. В лаборатории применяются известные и разрабатываются новые специфические методы in vitro, ex vivo, in vivo оценки свойств модифицированных материалов;

ВНЕДРЕНИЕ научных разработок в клиническую практику. Разработка и утверждение нормативно-технической документации на полученные изделия (Технические условия), получение разрешительных документов на изделия для клинического применения (Регистрационное удостоверение, сертификат соответствия, лицензия).

СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО медицинских изделий для клинического применения.

МЫ МОДИФИЦИРУЕМ медицинские изделия из различных материалов (полимеры, биоматериалы, металлы) и различной конфигурации:

Научная деятельность лаборатории

В лаборатории разрабатываются биодеградируемые полимерные композиции с биологически активными веществами:

в качестве покрытий поверхности медицинских изделий, предназначенных для контакта с кровью;
в качестве самостоятельных изделий в виде пленок/пластин для профилактики спаечных осложнений.

Публикации

Результаты исследований лаборатории опубликованы более чем в 250 работах, в том числе в главах 3-х книг. Результаты совместных с другими учреждениями исследований изложены в 25 диссертациях, из них 10 докторских.

Некоторые публикации по тематике работ лаборатории >>>