№10 октябрь 2022

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Чтобы имплантаты не обрастали шрамами, они должны двигаться

Имплантат, который два раза в сутки слегка надувается и сдувается, может прослужить намного дольше, чем имплантат, неподвижно сидящий в теле.

Иммунитет не любит инородные тела, попавшие в наш организм, даже если они попали в него ради нашей пользы — как, например, разнообразные медицинские имплантаты. Иммунные клетки пытаются уничтожить или ещё каким-то образом обезвредить их. Конечно, тут многое зависит от того, куда ставят имплантат и что он должен делать; где-то иммунитет сам по себе реагирует на такое вторжение сильнее, а где-то слабее. Имплантируемые приспособления изготавливают из материалов, которые не слишком раздражают иммунную систему. Сейчас обычно удаётся избежать болезненного воспаления, но при этом вокруг имплантата часто появляется прослойка из соединительной ткани — иммунные клетки заставляют соединительнотканные клетки сформировать шрам, чтобы отгородить ткани от опасного, как им кажется, предмета.

Нейтрофил с сегментированным ядром. Нейтрофилы — иммунные клетки, заставляющие соединительную ткань зарастить повреждённое место. (Фото: Magdalena Wiklund / Flickr.com

Такая капсула-шрам становится особенно серьёзной проблемой, когда человеку ставят инсулиновую помпу. Больные диабетом должны регулярно получать порции инсулина, чтобы поддерживать обмен веществ в нормальном состоянии, и желательно, чтобы порции были строго рассчитаны и по количеству инсулина, и по времени введения. Когда-то его можно было вводить только регулярными инъекциями, сейчас есть самые разные способы, в том числе и инсулиновые «насосы»-помпы. Эти устройства постепенно расходуют инсулин из резервуара (причём некоторые варианты помп могут сами рассчитывать дозу инсулина по уровню глюкозы в крови). Никаких инъекций не требуется, но помпу нужно имплантировать под кожу. А под кожей она стараниями иммунной системы оказывается в шрамовой капсуле, сквозь которую инсулин не может пройти. Приходится повторять имплантацию через некоторое время, иногда едва ли не через несколько недель. Иногда туда, куда поставили помпу, вводят местным образом вещества, подавляющие иммунитет, но лучше бы, конечно, найти способ, который позволил бы обойтись без иммуносупрессоров.

Сотрудники Массачусетского технологического института и Ирландского национального университета пишут в Nature Communications, что инсулиновые имплантаты могут долгое время оставаться работоспособными, если будут время от времени двигаться. Для того, чтобы вокруг имплантата разрослась соединительная ткань, здесь должны скопиться иммунные клетки, которые объединёнными усилиями разошлют соответствующие сигналы. А двигающийся имплантат просто не даст им скапливаться. Исследователи сконструировали из полиуретана устройство, напоминающее инсулиновую помпу — в нём было некое вещество, которое должно было постепенно выходить наружу. Псевдопомпа каждые двенадцать часов надувалась на пять минут и потом сдувалась обратно, как если бы делала вдох и выдох; естественно, надувалась и сдувалась она не настолько сильно, чтобы повредить окружающим тканям.

Устройство вживляли мышам, и мышиные нейтрофилы — те самые иммунные клетки, которые стимулируют разрастание соединительной ткани — так и не сумели скопиться в достаточном количестве, чтобы заключить псевдопомпу в капсулу-шрам. Вообще-то соединительнотканная прослойка вокруг имплантата появлялась, но структура её была такова, что выходу вещества из имплантата она не мешала. Эксперимент повторили уже настоящим инсулином.

За эффективностью движущейся помпы следили по уровню глюкозы в крови мышей: если устройство переставало работать, инсулин переставал поступать в кровь, что было видно по глюкозе. Если имплантат не двигался, он быстро обрастал соединительной тканью, и уже через две недели количество инсулина начинало уменьшаться, а через восемь недель он вообще переставал выходить из помпы. А вот надувающаяся и сдувающаяся помпа проработала все восемь недель, пока шёл эксперимент.

Похожие «дышащие» устройства можно было бы применить не только для управления обменов веществ у диабетиков, но вообще с любыми имплантатами, которые должны своевременно и в течение долгого периода вводить в организм какие-то лекарства или считывать какие-то физиологические или биохимические показатели. Однако клиническая эффективность подобных устройств станет ясна только после того, как результаты «мышиных» опытов перепроверят на людях.

Автор: Кирилл Стасевич


Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее