Коллаген в сосудистых протезах и инженерии сосудов
В сосудистой хирургии коллаген используют двояко: им пропитывают синтетические протезы для герметичности и из него строят каркасы искусственных сосудов.
Коллаген в стенке сосуда
Стенка кровеносного сосуда — это сложная многослойная ткань, в которой коллаген обеспечивает прочность и сопротивление давлению, а эластин — упругость. Из-за этой природной роли коллаген стал важным материалом и для замены сосудов, и для их инженерии.
В сосудистой хирургии применяют протезы — искусственные «трубки», которыми заменяют или шунтируют повреждённые артерии. Коллаген участвует здесь двумя разными способами.
Способ первый: пропитка синтетических протезов
Многие сосудистые протезы делают из синтетических материалов (например, полиэфира). Их стенка имеет пористое плетение, и без обработки через поры просачивалась бы кровь. Чтобы загерметизировать протез, его пропитывают коллагеном (или желатином). После имплантации это покрытие постепенно рассасывается, а к тому времени протез успевает «запечататься» собственными тканями.
Пропитка коллагеном избавляет от необходимости предварительно «преклоттинговать» протез кровью пациента перед имплантацией, экономя время операции.
- Герметизация — закрывает поры плетёного протеза.
- Гемостаз — снижает кровопотерю, как и гемостатические материалы.
- Временность — покрытие рассасывается после врастания тканей.
Способ второй: инженерия сосудов
Более сложное направление — выращивание искусственных сосудов из коллагена. Здесь коллаген служит каркасом, на котором располагают клетки сосудистой стенки: внутренний слой выстилают эндотелиальными клетками, а каркас укрепляют гладкомышечными клетками. Это частный случай тканевой инженерии.
| Подход | Роль коллагена | Зрелость |
|---|---|---|
| Пропитка синтетики | Герметизация, гемостаз | Широко применяется |
| Каркас для клеток | Основа стенки сосуда | В основном исследования |
Главная трудность малых сосудов
С крупными сосудами синтетические протезы справляются хорошо. Проблема — малые сосуды (тоньше нескольких миллиметров): в них синтетика часто тромбируется. Именно для них особенно нужны биологические, выращенные сосуды с естественной внутренней выстилкой, не провоцирующей образование тромбов. Коллагеновые каркасы — один из путей к решению этой задачи.
Почему внутренняя выстилка так важна
Здоровый эндотелий — внутренний клеточный слой сосуда — препятствует свёртыванию крови. Голая поверхность коллагена, наоборот, активирует тромбоциты (как мы видели на примере гемостатических губок). Поэтому в инженерных сосудах коллагеновый каркас обязательно покрывают клетками эндотелия — иначе кровь свернётся прямо в просвете. Это одна из причин, почему создание малых сосудов так сложно.
Состояние области
Пропитанные коллагеном синтетические протезы — рутинная клиническая практика. Полностью выращенные коллагеновые сосуды пока преимущественно относятся к исследованиям и ранним клиническим испытаниям. Это направление развивается на стыке материаловедения и регенеративной медицины.
Частые вопросы
Зачем синтетический протез пропитывают коллагеном?
Чтобы загерметизировать поры плетёной стенки и снизить кровопотерю. Покрытие потом рассасывается, а протез врастает в собственные ткани.
Можно ли вырастить целый сосуд из коллагена?
Это направление исследований. Каркас из коллагена заселяют клетками сосудистой стенки. Сложнее всего создать малые сосуды.
Почему голый коллаген опасен в просвете сосуда?
Он активирует тромбоциты и провоцирует свёртывание. Поэтому внутреннюю поверхность инженерного сосуда обязательно покрывают эндотелием.