RSU zinātnieki atklājuši jaunu materiālu sirds vārstuļa protēzes izgatavošanai

Latvijas zinātniekiem izdevies izskaitļot ideālo materiālu sirds vārstuļa protēzes izgatavošanai, turklāt tādu, kurš nenolietotos. Šis jaunais un unikālais materiāls pamazām apaugtu ar cilvēka organisma šūnām, kuras ar laiku pilnībā pārņemtu mākslīgo protēzi. Šāds rezultāts panākts Rīgas Stradiņa universitātes (RSU) paspārnē veiktā pētījumā.

RSU Biomehānikas laboratorijas vadošais pētnieks, sirds ķirurgs Mārtiņš Kalējs stāsta: "Esam izpētījuši, ka vispiemērotākais būtu kombinēts sintētisks nanošķiedru materiāls, kurš atbilst dabiska sirds vārstuļa mehāniskajām īpašībām. Tas ir pietiekami blīvs, lai izturētu pastāvīgo spiedienu, ko sirdī rada asinsrite, taču tas ir arī gana porains, lai tajā varētu iemājot cilvēka šūnas. Šīs šūnas pakāpeniski no jauna izveidotu cilvēka sirds vārstulim raksturīgo ļoti izturīgo dabīgo šķiedru tīklojumu, kas ar laiku pārņemtu sintētiskā materiāla funkcijas, tam pakāpeniski sadaloties. Tādējādi, par šablonu izmantojot sintētisko nanošķiedru karkasu, būtu radies pilnībā jauns sirds vārstulis. Šābrīža izaicinājums ir saražot šo kombinēto materiālu, lai turpinātu pētījumus materiāla izmantošanā. Pēc pāris nesekmīgiem mēģinājumiem to izveidot ārvalstīs esam nolēmuši šo kombinēto materiālu sadarbībā ar vietējiem fiziķiem radīt Latvijā. Ražošanas process nav no vieglajiem – materiāls jāauž elektriskajā laukā no ārkārtīgi smalkiem pavedieniem, kuru diametrs mērāms nanometros."

​

No kreisās: RSU asociētais profesors, sirds ķirurgs Pēteris Stradiņš un RSU Biomehānikas laboratorijas vadošais pētnieks, sirds ķirurgs Mārtiņš Kalējs.

Tas, kā pēc iespējas veiksmīgāk aizstāt bojātu sirds vārstuli ar protēzi, pasaules zinātnieku prātus nodarbina jau vairākus gadu desmitus. No pašlaik lietotajām protēzēm vispopulārākie ir bioloģiska materiāla vārstuļu aizstājēji, kas veidoti no īpaši apstrādāta cūkas aortas vārstuļa vai liellopa sirds somiņas audiem. Taču šīm bioprotēzēm ir vairāki trūkumi. Tās ar laiku nolietojas, sacietē, zaudē funkcionalitāti, tās neaug un nespēj pielāgoties cilvēka organismam. Savukārt, ja cilvēkam ir ievietots kāds no pašlaik pieejamajiem izturīgajiem mehāniskajiem oglekļa materiāla vārstuļiem, viņam visu atlikušo mūžu jāsaņem asinis šķidrinoši medikamenti, lai uz šiem svešķermeņiem neveidotos trombi. Latvijā ik gadu tiek veiktas aptuveni 800 sirds vārstuļu operācijas.

Pašlaik daudzviet pasaulē turpinās ideālas sirds vārstuļu protēzes meklējumi. Starp zinātniekiem pastāv gan sadarbība, gan sāncensība. "Eiropā ir pat veseli institūti ar milzīgiem budžetiem, kuri dara to pašu, ko mēs. Resursus, kas ir mūsu rīcībā, nevar pat salīdzināt," par konkurenci zinātnē stāsta RSU asociētais profesors, sirds ķirurgs Pēteris Stradiņš. "Taču mūsu priekšrocība ir spēcīgās biomehānikas pētījumu tradīcijas RSU, kas gadu desmitiem ilgi ir bijušas ļoti augstā līmenī. Pirms M. Kalēja to esmu darījis es, un pirms manis daudzi citi. Šiem pētījumiem ir pēctecība. Ir uzkrāta liela pieredze, apjomīgi dati. Sākotnējie pētījumi tika vērsti uz sirds struktūru mehānisko īpašību izzināšanu, kā arī dažādu faktoru, piemēram, vecuma, dzimuma, dažādu slimību, ietekmi uz tām. Tagad esam jau nākamajā pakāpē un meklējam jaunus nano un bioloģiskos materiālus, kas dažādu slimību gadījumā varētu aizstāt sirds asinsvadu struktūrelementus. Pasaules zinātnes kontekstā nebūt neizskatāmies slikti, un veiksmes gadījumā varam būt pirmie, kuriem izdosies patentēt šādu jaunu unikālu protēzi. Tas, protams, atkarīgs no tā, kā veiksies nākamajos pētījuma posmos."

Šūnu, kas aug uz nanošķiedru materiāla, fluorescentās mikroskopijas attēli pēc sešām nedēļām kultūrā – akridīna oranžā un etīdija bromide krāsojums: A) polikaprolaktons; B) želatīns; C) poliuretāns, D) poliuretāns, ar vairākām redzamām mirušām šūnām oranžā krāsā.

​

Dažu pētījumā izmantoto polimēru nanošķiedru materiālu elektronmikroskopijas attēli.

Kā vienu no Latvijas zinātnes attīstību kavējošajiem faktoriem abi pētnieki min zemo valsts bāzes finansējumu. Lai veiktu nozīmīgus darbus, nepietiek ar atsevišķiem spožiem prātiem pētījuma vadībā. Ir nepieciešams arī pieredzējis un noturīgs tehniskais personāls, kas dara ikdienas darbu, taču pastāvīgi uzturēt šādas spēcīgas komandas tikai ar periodiskiem finansējuma grantiem nav iespējams.

Par spīti ierobežotajām finansējuma iespējām, P. Stradiņš ir lepns, runājot par Latvijas sasniegumiem kardioloģijā un tās pētniecībā. "Kardioloģijas jomā esam daudz sasnieguši. Pēdējos gados tas lielā mērā ir, pateicoties RSU pētījumu grantiem, ko universitāte pati no saviem līdzekļiem atvēl zinātnei. Daļa finansējuma nāk arī no valsts pētījumu programmas. Mums pašlaik ir vairāki spēcīgi pētījumu virzieni. Ieviešam inovatīvas metodes kardioloģijā, veicam pacientu apsekošanu ilgtermiņā, apkopojam un analizējam datus, salīdzinām dažādas metodes, pētām pacientu dzīves kvalitāti pēc sirds operācijām. Piemēram, transkatetru operācijās, kas ir viena no inovatīvākajām metodēm sirds operāciju veikšanā, esam līderi kaimiņvalstu vidū. Paralēli turpinām arī pamata pētījumus par dažādām sirds patoloģijām, jo inovatīvi risinājumi kardioloģijā var rasties tikai tad, ja niansēs pārzinām to, kas notiek cilvēka organismā."

Vienlaikus tiek domāts par kardioloģijas ilgtspēju Latvijā, pētījumos maksimāli iesaistot RSU studentus, kurus interesē šī joma. Studentu izstrādātie darbi tiek ievirzīti tā, lai tie nebūtu tikai formāli. Ne viens vien studenta darbs turpinās kā plašāks pētījums, seko arī publikācijas, un tie tiek ievēroti starptautiskā līmenī.