В СамГМУ разрабатывают уникальный 3D-биопечатный клапан сердца

В России и в мире ежегодно рождается около 1,5 млн детей с врожденными пороками сердца, а частота развития приобретенных пороков составляет 60 случаев на 100 тысяч детского и подросткового населения. На сегодняшний день лечение данной патологии заключается в хирургической замене поврежденного клапана сердца на искусственный или биологический. В тяжелых и запущенных случаях выполняют пересадку донорского сердца.

В настоящий момент искусственные клапанные заменители на российском рынке представлены, преимущественно, зарубежными продуктами, поэтому в последние годы отмечается нестабильность в их поставках из-за рубежа. Проект TrueValve сможет предложить доступный и полноценный аналог клапана, принципиально превосходящий по качеству привычные искусственные протезы иностранного производства, а также биологические клапаны из обработанных поствитальных тканей, которые имеют ограниченный запас механической прочности и могут обладать токсическим действием.

«Проект нацелен на устранение недостатков существующих аналогов, снижение зависимости отечественной сердечно-сосудистой хирургии от импортной продукции с одной стороны и развитие биотехнологий вкупе с персонифицированным подходом — с другой», — подчеркивает профессор кафедры факультетской педиатрии СамГМУ, главный внештатный специалист министерства здравоохранения Самарской области по детской сердечно-сосудистой хирургии Сергей Шорохов, который является наставником студента.

Проект предполагает, что клапаны TrueValve будут изготавливаться индивидуально для каждого пациента по данным 3D-сканирования (МСКТ, МРТ) из биосовместимых материалов с помощью технологии 3Д-биопечати. В них будут устранены многие недостатки клапанных заменителей для пациентов любой возрастной категории, вследствие наличия у разрабатываемого продукта высокой степени персонификации, отсутствия иммуногенности и токсичности.

Особенно важно, что клапаны TrueValve после имплантации смогут подвергаться биотрансформации, постепенно как бы «встраиваться» в сердце и вырастать вместе с пациентом. Это позволит радикально решить проблему замены искусственного клапана по мере роста организма маленьких пациентов. Ведь самый существенный недостаток зарубежных искусственных протезов в отношении пациентов детского возраста — это необходимость поэтапной замены на аналогичный, но большего размера, по мере роста ребенка.

«Подобные разработки идут и в США, в частности в Миннесотском университете (Robert Tranquillo et al.), — комментирует врач, сердечно-сосудистый хирург Игорь Козин. — Однако наши коллеги используют несколько иной подход к изготовлению. А именно магнитную биофабрикацию конструкции клапана из клеточных сфероидов с последующим удалением клеток. При этом снижается точность изготовления конструкции и сохраняется риск иммунных реакций».

Как отмечает Шамиль Гайсин, проекту предстоит большой путь, который включает работы с 3D-моделями в DICOM и STL с проведением симуляционных испытаний, селекцию биоматериалов, отработку техпроцессов изготовления прототипов и шаблонных тканеинженерных конструкций, механические и функциональные испытания изделий. «Венцом» проекта станут доклинические исследования с использованием живых клеток и лабораторных животных, доказывающие безопасность и эффективность бионического клапана. И только после этого начнутся клинические испытания. «На этом этапе наша работа выходит за рамки простого проекта. Возможно, она будет реализована в рамках программ развития профильных направлений здравоохранения, новых федеральных и даже международных грантов», — отмечает студент 6 курса института педиатрии СамГМУ Шамиль Гайсин.

Подобные исследования традиционно требуют серьезных вложений, поэтому автор проекта представил его на конкурс в ряд профильных грантовых программ федерального уровня. Проект уже имеет паспорт, дорожную карту и календарный план реализации разработки, просчитанный бюджет. Кроме того, автор представил на рассмотрение свои наработки с 3D-моделями и прототипами изделия. В изготовлении клапанов планируется использовать исключительно отечественные биоматериалы, технологии и промышленные мощности. Это в значительной степени послужит достижению технологического суверенитета в сфере сердечно-сосудистой хирургии и в здравоохранении в целом.

Шамиль Гайсин помимо учебы работает медбратом в Центре врожденных пороков сердца и детской кардиоревматологии Самарского областного клинического кардиологического диспансера им. В. П. Полякова. Шамиль мечтает стать детским кардиохирургом и повторить путь своего наставника — профессора кафедры факультетской педиатрии СамГМУ, главного внештатного специалиста министерства здравоохранения Самарской области по детской сердечно-сосудистой хирургии Сергея Шорохова.

Перейти от планов к действиям Шамиля подтолкнуло посещение молодежного научного кружка НИИ «БиоТех». Здесь он поставил перед собой цель с помощью биотехнологий постараться решить одну из главных проблем кардиохирургии детского возраста. Поверить в успех своей идеи Шамилю помогла победа в акселерационной программе СамГМУ MedUp, а также помощь и поддержка старших коллег — в.н.с. Центра НТИ «Бионическая инженерия в медицине» и НИИ «БиоТех» Дениса Алексеева и врачей кардио- и сердечно-сосудистых хирургов Сергея Шорохова и Игоря Козина.

«СамГМУ сегодня активно развивается и трансформируется, открываются новые НИИ, обновляется парк оборудования, организуются производственные площадки и, самое главное, в науку и медицину приходят новые талантливые специалисты. Проект нашего студента после завершения всех исследований и испытаний имеет все шансы на широкое применение в практическом здравоохранении. Надеемся, что в ближайшее время подобные высокотехнологичные бионические продукты с высокой степенью персонификации начнут производиться на базе СамГМУ с последующей имплантацией пациентам в Клиниках вуза и других лечебных организациях», — говорит научный координатор проекта, доцент Денис Алексеев.

Пресс-релиз