Созданное в Сибири искусственное сердце прошло первые испытания на животных
Сотрудники Национального медицинского исследовательского центра имени академика Е.Н. Мешалкина провели испытания первого отечественного дискового искусственного сердца на мини-пигах. Было показано, что прибор работает бесперебойно в течение шести часов, не вызывает образования тромбов и разрушения эритроцитов.
Пять лет назад специалисты НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина совместно с Институтом теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН на основе насоса, ранее применявшегося в космосе, начали разрабатывать дисковое искусственное сердце. В 2016 году создание прибора продолжила новосибирская компания «Импульс-проект».
Дисковое сердце представляет собой насос диаметром 4 см и высотой 2 см: пакет дисков, расположенных друг над другом с фиксированным зазором в 0,5 мм. Благодаря специальному электродвигателю диски крутятся, за счет молекулярного трения захватывают кровь и выбрасывают ее обратно в организм. Прибор предназначен для тех случаев, когда пациенты ждут пересадку сердца или имеют временные либо абсолютные противопоказания к такой операции. В редких случаях имплантация искусственного сердца — временный «стимулятор» для восстановления пораженной сердечной мышцы.
«Самое главное в этом устройстве — мотор, который должен работать долго, с повышенной производительностью, не греться и не вызывать повышенное трение. Компания “Импульс-проект” в течение двух лет занималась созданием такого мотора. Первые исследования на стендах подтвердили его качество. Потом мы провели испытание на стенде натуральной крови»,— рассказывает руководитель Центра хирургии аорты и коронарных артерий в Национальном медицинском исследовательском центре им. академика Е.Н. Мешалкина доктор медицинских наук Александр Михайлович Чернявский.
Использовавшийся стенд с помощью специальных трубочек, зажимов и датчиков моделировал круг кровообращения человека. В качестве материала для испытания была использована донорская кровь: стабильность форменных элементов крови у разных организмов разная, и эксперименты на крови животных дали бы некорректные результаты. Опыты показали, что дисковый мотор работает с кровью очень бережно и демонстрирует низкий уровень разрушения эритроцитов.
Следующим этапом стали «острые» эксперименты на мини-пигах, предоставленных ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН». «Мы хотели посмотреть технологию постановки именно этого вида насоса у животных. Эксперимент длился шесть часов. Это достаточно произвольное время, у нас не было цели максимально продлить срок работы насоса в живом организме (для этого будет проведен “хронический” эксперимент, к которому нужно организовать специальную послеоперационную палату-клетку с поддерживающим устройством). За шесть часов мы оценили работу устройства в живом организме, протестировали его в разных режимах, оценили, как оно влияет на живую кровь. Опыты показали, что насос функционирует замечательно, разрушения крови подопытных животных не происходит, и образования тромбов мы также не заметили. Это создает предпосылки для внедрения такого прибора в медицинскую практику, — говорит Александр Чернявский. — У нас есть надежда, что мы сможем сильно снизить дозу принимаемых пациентами антикоагулянтов и антиагрегантов (группа веществ, которые либо замедляют процесс свертывания крови, либо препятствуют объединению тромбоцитов, предохраняя таким образом кровеносные сосуды от образования тромбов. — Прим. ред.). Дело в том, что непосредственно самих форменных элементов крови наш насос не касается. На поверхности дисков образуется пленка из плазмы крови, эритроциты цепляются на нее и тем самым перекачиваются. Это теоретическая предпосылка того, что механическое повреждение крови будет минимальным, и мы сможем снизить дозу препаратов, которые разжижают кровь. Однако любая теоретическая предпосылка должна подтвердиться на практике, в эксперименте».
Теперь перед исследователями стоит задача поработать над конструкцией насоса: необходимо уменьшить сопротивление в подшипниках скольжения. Сейчас температура функционирующего насоса достигает без теплоотведения 42 °С. Исследователи хотят уменьшить ее еще на два градуса, чтобы прибор можно было имплантировать пациентам, не опасаясь негативных последствий от эффекта повышения температуры (например, ожога окружающих тканей или свертывания крови). «Мы сейчас подаем заявку на грант фонда “Сколково”, и если ее одобрят, получим дополнительное финансирование в размере около 20—30 миллионов рублей и в течение трех лет сможем закончить доклинические испытания», – комментирует Александр Чернявский.
Кроме того, исследователи хотят усовершенствовать покрытия для насоса, отталкивающие эритроциты и препятствующие тромбообразованию. Над этой задачей в НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина работают совместно с Институтом сильноточной электроники СО РАН (Томск), в котором есть лаборатория, где занимаются разработкой биологически инертных покрытий.