Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0118

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0118
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет"
Название доклада
Исследование взаимодействия ионно-модифицированных саморасширяющихся стентов для периферических сосудов с тканями и жидкостями живого организма и создание экспериментального образца отечественного стента с улучшенными свойствами
Докладчик
Лотков Александр Иванович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель:
Получение экспериментальных результатов исследований взаимодействия ионно-модифицированных стентов с тканями и жидкостями живого организма для подтверждения эффективности влияния модификации стентов на ускорение интеграции стентов с организмом; определение допустимых параметров плазменно-иммерсионной ионной модификации и изготовления партии стентов по скорректированному лабораторному технологическому регламенту процесса, обеспечивающих достижение значений функциональных, технических и медико-биологических характеристик.
Задачи:
Разработка эскизной конструкторской документации на экспериментальный образец саморасширяющегося стента с системой доставки;
Разработка лабораторного технологического регламента изготовления экспериментальных образцов стентов с системами доставки;
Разработка программ и методик экспериментальных исследований;
Изготовление экспериментальных образцов стентов с системами доставки;
Модернизация установки плазменно-иммерсионной ионной обработки поверхности стентов;
Экспериментальные исследования качества изготовления, структуры, функциональных и технических характеристик стентов;
Разработка методики и проведение эндоваскулярных операций по имплантации стентов подопытным животным;
Экспериментальные исследования взаимодействия стентов с тканями и жидкостями организма при их имплантации экспериментальным животным;
Разработка на основании полученных результатов проекта Технического задания на ОТР по теме «Создание технологии производства отечественных сосудистых стентов из никелида титана с модифицированной поверхностью для восстановления просвета кровеносных сосудов у пациентов с атеросклерозом».
Актуальность и новизна исследования
Сужение просвета кровеносных сосудов (стеноз) является основным осложнением при заболевании атеросклерозом. В настоящее время для восстановления просвета в сосуд устанавливают специальную конструкцию - стент. Актуальной задачей является проведение таких операций на периферических сосудах. По прогнозам консалтинговой компании «Аберкейд» потребность рынка РФ в стентах для периферических сосудов в 2016 году составит около 40 тыс. штук. В России при лечении поражений периферических сосудов используют только импортные стенты. Высокая цена импортной продукции ограничивает доступность для пациентов операций стентирования периферических сосудов. В связи с этим актуальным является проведение исследований, направленных на разработку технологии производства периферических стентов на отечественных предприятиях. При этом для обеспечения конкурентоспособности необходимо не только снизить цену, но и улучшить потребительские характеристики изделий. Основными проблемами, которые к настоящему времени остаются не до конца решёнными, являются проблемы рестеноза и тромбообразования. В рамках проекта предложено использовать модификацию поверхности стентов методом плазменно-иммерсионной обработки ионами кремния для ускорения формирования на поверхности имплантированного в организм стента эндотелиального слоя, который снижает риск рестеноза и тромбообразования. В мировой литературе нет сведений об использовании кремния в качестве модифицирующего элемента для стимуляции образования эндотелиального слоя. Запланированные в работе исследования технических и медико-биологических характеристик разрабатываемых стентов позволит получить экспериментальные данные, обладающие мировой новизной.
Описание исследования

Экспериментальные исследования выполняются в соответствие с разработанными Программами и методиками.

В результате модернизации установки плазменно-иммерсионной ионной обработки могут существенно измениться технические характеристики установки, что может изменить параметры технологического процесса ионной обработки, и, соответственно, структурно-фазовое состояние модифицированных поверхностей. Поэтому получение информации об изменении технических характеристик установки в результате модернизации необходимо для корректировки технологических режимов обработки изделий (стентов) с целью получения требуемого структурно-фазового состояния их поверхности. После модернизации установки были проведены исследования предельного вакуума, скорости натекания атмосферы, характеристики плазмы (концентрация ионов, равномерность распределения по объёму камеры), электрические характеристики узлов установки (мощность, величина рабочих напряжений, частота импульсов напряжения).

Определение качества и технических характеристик разрабатываемых стентов после их изготовления является необходимым условием успешного использования стентов при эндоваскулярных операциях для восстановления просвета стенозированных периферических сосудов. Перечень характеристик, необходимых и достаточных для принятия решения о возможности использования стентов для установки в тот или иной кровеносный сосуд, зависит как от материала стента (который определяет функциональные свойства стента – баллонорасширяемый или саморасширяющийся), так и от того, в какой сосуд будет устанавливаться стент. С учётом этого из перечня испытаний, рекомендованных ГОСТ Р ИСО 25539-1-2012, ГОСТ Р ИСО 25539-2-2012, был выбран комплекс исследований. Выполнены исследования механических характеристик стентов при различных видах нагружения, в том числе и при циклическом нагружении. Определение механических характеристик проводили при погружении образца в физиологический раствор при температуре человеческого тела (37±2) °С. Было исследовано изменение геометрических размеров стентов после различного вида их деформаций: при заправке стента в систему доставки и последующего высвобождения, после прохождения стента в системе доставки по анатомической модели кровеносных сосудов, после определения механических характеристик стентов. При этом определяли степень формовосстановления по величине изменения диаметра стентов после указанных видов деформации. Качество поверхности после модификации, химический и фазовый состав модифицированного слоя исследуются с применением методов оптической, сканирующей и просвечивающей микроскопии, оже-спектроскопии, микрорентгеноспектрального анализа.

Экспериментальные исследования in vivo взаимодействия стентов с модифицированной и немодифицированной поверхностью с тканями и жидкостями организма при их имплантации экспериментальным животным (исследования системы гемостаза и коагуляции, цитологические, иммунологические, биохимические, патоморфологические и гистологические исследования) проводятся на стентах двух типоразмеров: 4×30 и 8×60 мм. В качестве экспериментальных животных используются мини-свиньи породы «минисибс». Все экспериментальные исследования проводятся согласно требований нормативной документации к обращению с животными, ГОСТ Р-ИСО 10993-2-2011, ISO 10993-2:2006. Для оценки динамики эндотелизации проводятся контрольные ангиографические исследования через 1, 3 и 6 месяцев и выполняется забор фрагментов для гистологического исследования.

Результаты исследования

В результате модернизации установки плазменно-иммерсионной ионной обработки были достигнуты следующие технические характеристики:

  • Вакуум в рабочей камере – не хуже (4±1)×10-4 Па;
  • мощность электропитания магнетронно-распылительных систем - от 0,15 до 2,2 кВт;
  • частота следования импульсов ускоряющего напряжения – от 0 до 100 кГц;
  • Скорость натекания атмосферного воздуха – не более 2,6·10-5 Па·м3/с.

Величина полученных характеристик соответствует таковым для мировых аналогов.

Морфология поверхности стентов не изменяется в результате плазменно-иммерсионной обработки. Толщина модифицированного ионами кремния слоя составляет 20-80 нм. Концентрация кремния в модифицированном слое составляет от 2 до 10 ат. %. Ранее полученные нами результаты свидетельствуют, что указанная концентрация достаточна для повышения пролиферации эндотелиальных клеток. Распределение концентрации кремния вдоль стента на внешней и внутренней поверхностях достаточно равномерное.

При исследовании механических свойств стентов после изготовления и после модификации было выявлено типоразмера стентов на механические свойства. Стенты диаметром 4 мм показывали более высокие значения по сравнению со стентами диаметром 8 мм. Сделан вывод о необходимости доработки дизайна стентов диаметром более 6 мм. Установлено снижение механических свойств стентов на 10-15 % после проведения плазменно-иммерсионной обработки. Сделан вывод о необходимости корректировки лабораторного технологического регламента в части режимов термообработки при задании формы стентов. Сопоставление полученных результатов с результатами исследования механических свойств стентов таких же типоразмеров фирмы Abbott Vascular, которые были использованы в качестве референтных образцов, показывает, что разрабатываемые стенты типоразмера 8×60 мм близки по механическим свойствам импортному аналогу, однако остаются достаточными для их применения для исследований in vivo. Разрабатываемые стенты типоразмера 4×30 мм имеют более высокие свойства по сравнению с референтными образцами при испытаниях на сжатие между плоскопараллельными пластинами и сосредоточенной нагрузкой, однако после модификации развивают меньшее усилие при восстановлении формы. Изготовленные стенты с модифицированной и немодифицированной поверхностью используются для имплантации в подопытных животных.

Имплантацию разработанных стентов в подопытных животных проводили в соответствие с адаптированной методикой проведения эндоваскулярных операций по имплантации стентов экспериментальным животным. Успешно выполнены эндоваскулярные операции по имплантации разработанных стентов с немодифицированной поверхностью в сонную артерию и инфраренальный отдел брюшной аорты минисвиней. Подготовлены для имплантации стенты с модифицированной поверхностью. В настоящее время проводится ультразвуковое исследование животных с имплантированными стентами и выполняются медико-биологические исследования, по завершении которых будет сделано заключение о влиянии модификации поверхности стентов ионами кремния на формирование эндотелиального слоя, а также о работоспособности разработанных стентов.

Практическая значимость исследования
Проведённые исследования позволили в полной мере аттестовать технические характеристики установки ПИИМ после модернизации и сделать заключение о возможности использования модернизированной установки для модификации поверхности стентов из никелида титана ионами кремния. Исследования технических характеристик стентов до и после модификации в сравнении с техническими характеристиками референтных образцов – стентов фирмы Abbott Vascular позволяют сделать вывод о возможности использования разрабатываемых стентов с модифицированной поверхностью для проведения исследований in vivo при имплантации в подопытных животных.
Проведение запланированных исследований in vivo при имплантации в подопытных животных стентов с модифицированной и немодифицированной поверхностью позволят определить различия в реакции тканей и жидкостей организма на имплантацию таких стентов, оценить эффективность модификации поверхности стентов ионами кремния на скорость их эндотелизации и интеграции с организмом. Результаты этих исследований будут использованы для корректировки технологического регламента изготовления стентов с системой доставки и создания экспериментального образца отечественного стента с улучшенными свойствами. Полученные результаты будут использованы при разработке и организации в России промышленной технологии изготовления стентов с модифицированной поверхностью.