Ионная обработка сделает имплантаты «невидимыми» для иммунитета
Даже самые качественные имплантаты, невзирая на расположение протеза и цель его эксплуатации, вызывают ответ иммунной системы, известный как реакция на инородное тело. В результате вокруг имплантата образуется плотная капсула из соединительной ткани, развивается хроническое воспаление, а иногда — инфекции. По данным исследований, до 30% осложнений после имплантации связаны именно с этой проблемой. Чтобы избежать этого, пациентам назначают специальное лечение, «усыпляющее» иммунитет, чтобы он не реагировал на имплантат. Однако это чревато ослаблением организма и большей подверженностью вирусным заболеваниям. Ученые Пермского Политеха и Уро РАН разработали метод обработки имплантатов ионным пучком, который делает материал протеза «невидимым» для иммунитета. По результатам тестов это позволило снизить концентрацию воспалительных клеток в 5-12 раз.
Статья опубликована в журнале Material, Design and Biological Studies of Bones & Implants. Исследование профинансировано правительством Пермского края.
Современная медицина активно использует имплантаты для замены поврежденных тканей и восстановления функций организма. Среди самых распространенных — искусственные суставы (например, тазобедренные и коленные), кардиостимуляторы, зубные имплантаты, грудные и сосудистые протезы, а также сетки для лечения грыж.
Когда в организм попадает искусственный имплантат, его поверхность мгновенно покрывается слоем естественных белков из окружающих тканей. Контактируя с искусственным материалом, они слегка меняют свою природную структуру, подстраиваясь под чужеродную поверхность. Это становится своеобразным «сигналом тревоги» для иммунной системы.
Специальные клетки-стражи (макрофаги и нейтрофилы) распознают такие клетки и запускают цепную реакцию защиты. Организм воспринимает имплантат как угрозу и начинает «атаку». Так возникает воспаление, а вокруг инородного тела формируется плотная капсула из соединительной ткани. Это универсальный механизм защиты, который срабатывает при контакте с любым искусственным материалом, будь то медицинская сталь, пластик, керамика или полиуретан.
Традиционные методы, позволяющие избежать воспаления, имеют побочные эффекты. Наиболее частый пример – иммуносупрессивная терапия. Это лечение, которое временно «усыпляет» иммунитет, чтобы он не атаковал собственный организм и пересаженные инородные тела. Проблема в том, что вместе с этим человек становится уязвимым к инфекциям. Именно поэтому ученые всего мира ищут способы обмануть систему, создавая «невидимые» для иммунитета материалы, которые будут восприниматься как «свои».
Ученые ПНИПУ предложили покрывать поверхность имплантатов высокоэнергетическими ионами азота. Под воздействием такой обработки структура материала меняется: на поверхности образуются особые микроскопические молекулярные структуры. Они действуют как «крючки», к которым прочно прикрепляются белки организма. В результате иммунные клетки не видят имплантат как что-то чужеродное и не пытаются его атаковать.
Несмотря на то, что метод подойдет под протез из любого материала, для проверки эффективности использовали образцы из полиуретана, поскольку он хорошо обрабатывается ионной плазмой. Такой тип имплантатов чаще всего применяют в сердечно-сосудистой хирургии (искусственные клапаны, сосудистые стенты), урологии (катетеры), травматологии (мягкие протезы) и даже в косметологии (филлеры).
– Мы провели эксперименты на лабораторных мышах, имплантировав им обработанные и необработанные полиуретановые диски. Через 1 и 5 месяцев изучили реакцию тканей, измерили толщину соединительнотканной капсулы вокруг имплантатов. Затем подсчитали количество иммунных клеток, которые указывают на воспаление, – рассказывает Валерий Литвинов, старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат медицинских наук.
Результаты подтвердили, что обработанные ионом имплантаты вызывали значительно меньшую реакцию. Толщина фиброзной капсулы вокруг обработанных имплантатов была в 2–4 раза меньше, чем у необработанных. Концентрация воспалительных клеток при этом снизилась в 5–12 раз. Выявили оптимальную доза облучения — около 10¹⁵ ионов/см². Более интенсивная обработка может повредить поверхность и снизить эффект.
Ученые также отмечают, что имплантат необходимо вживлять сразу после обработки, чтобы достичь максимального эффекта. При длительном хранении активность поверхности снижается, поэтому важно минимизировать время между обработкой и операцией.
Исследование ученых Пермского Политеха и Уро РАН позволит увеличить срок службы имплантатов, снизить риск развитие осложнений для пациентов. Уже сейчас технология может быть применена в кардиологии, ортопедии и пластической хирургии, а в перспективе – быть адаптирована для других биосовместимых материалов.
Telegram 
Дзен 
VK Дистанционное зондирование из космоса выявило 280 гигантских каменных кругов, разбросанных по пустыне Атбай в Судане. Исследователи пришли к выводу, что это погребальные сооружения, оставленные исчезнувшей культурой скотоводов. Эти люди пасли здесь стада в четвертом-третьем тысячелетии до нашей эры, когда климат в пустыне был более влажным.
Авторы нового исследования выяснили, почему летающие насекомые так не любят чеснок: в нем содержится органическое вещество, подавляющее процесс спаривания и откладывания яиц. Причем мух и комаров отпугивает не запах, а вкус чеснока, поскольку это соединение особым образом воздействует на вкусовые рецепторы.
Одни из самых таинственных явлений во Вселенной — мощные голубые вспышки — появляются внезапно, сияют почти как целые галактики и исчезают за считаные дни. Теперь астрономы, похоже, впервые приблизились к разгадке их происхождения: такие события могут возникать при слиянии нейтронной звезды или черной дыры с массивной звездой Вольфа — Райе.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно