ВЫБОР ПОЛИМЕРА ДЛЯ ПОКРЫТИЯ СТЕНТ-ГРАФТА С ПОЗИЦИИ БИОСОВМЕСТИМОСТИ И ОСОБЕННОСТИ БИОДЕГРАДАЦИИ

Основные положения

Стенты с покрытием, или стент-графты, широко применяются в эндоваскулярной хирургии при закрытии перфораций, диссекций и аневризм артерий, а также при стентировании артерий с рыхлыми атеросклеротичными бляшками с целью снижения риска эмболий и инсультов. Материал покрытия стентов играет важную роль в профилактике ранних тромбозов и рестенозов стент-графтов. Биодеградируемые полимеры демонстрируют преимущества перед небиоразлагаемыми, так как не остаются в тканях пациента на длительный срок и не поддерживают хроническое воспаление. Изучение динамики и особенности биодеградации полимерного покрытия может дать информацию о его пригодности и безопасности в составе стент-графта.

Аннотация

Цель. Скрининг потенциально подходящих для покрытия стент-графта полимеров с оценкой биосовместимости и динамики биодеградации в эксперименте in vivo.

Материалы и методы. Покрытие на стент наносили методом электроспиннинга из раствора полимеров: поликапролактон (PCL), полидиоксанон (PDO), полилактид-со-капролактон (PLA/PCL) с соотношением лактида и капролактона – 70:30, полилактид-со-гликолид (PLGA) с соотношением лактида и гликолида – 50:50. В качестве растворителя использовали хлороформ (CHCl₃) и 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2-пропанол (HFP). В качестве контроля – полимерную мембрану Gore-Tex из политетрафторэтилена (ePTFE). С целью оценки биосовместимости и динамики биодеградации in vivo исследуемые полимерные образцы были имплантированы подкожно крысам-самцам линии Wistar на сроки 7 и 14 сут, 1, 2, 3 и 6 мес. После эксплантации все образцы были изучены гистологически.

Результаты. В первые 14 сут после имплантации на все полимерные образцы развилась умеренная воспалительная реакция. Материал PTFE отделялся от окружающих тканей тонкой упорядоченной фиброзной капсулой, что подтверждает его удовлетворительные биосовместимые свойства. Пористая структура мембран PCL активно заполнялась фибробластами, образцы были плотно интегрированы в окружающие ткани. PLA/PCL деградировал с образованием крупных фрагментов. Композитный полимер PLA/PCL/PDO деградировал с образованием мелких фрагментов, которые были прочно интегрированы с фиброзной капсулой. Мембраны PLGA продемонстрировали высокие темпы деградации: через 3 мес. после имплантации были обнаружены фрагменты мембран, через 6 мес. образцы полностью деградировали.

Заключение. Результаты оценки биосовместимости и биодеградации in vivo свидетельствуют о том, что наиболее перспективными для создания стен-графта являются полимеры PCL, PLGA и композитный полимер PLA/PCL/PDO. С целью окончательного выбора полимера необходима дальнейшая оценка биосовместимости и деградации полимерного покрытия при имплантации стент-графтов в артериальное русло крупных лабораторных животных.

1. Алекян Б.Г., Григорьян А.М., Стаферов А.В., Карапетян Н.Г. Рентгенэндоваскулярная диагностика и лечение заболеваний сердца и сосудов в Российской Федерации – 2017 год. Эндоваскулярная хирургия. 2018; 2 (5): 93–240, doi: 10.24183/2409-4080-2018-5-2-93-240

2. Кричман М.Д., Травин Н.О.3, Газарян Г.Г., Семитко С.П., Климовский С.Д. Стентирование сонных артерий в лечении пациентов высокого периоперационного риска Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н.И. Пирогова. 2022. 17(3):101-108. doi: 10.25881/20728255_2022_17_3_101

3. Luo J., Wang T., Gao P., Krings T., Jiao L. Endovascular Treatment of Intracranial Atherosclerotic Stenosis: Current Debates and Future Prospects. Front Neurol. 2018; 9: 666. doi: 10.3389/fneur.2018.00666

4. Lin Y., Quan J., Dong J., Cong L., Yang L. The Midterm Outcomes of Endovascular Therapy for Femoropopliteal Lesions via Drug-Coated Balloon, Directional Atherectomy and Bare Metal Stent Angioplasty. Rev Cardiovasc Med. 2024;25(9):331. doi: 10.31083/j.rcm2509331.

5. Kim Y., Kim J. H., Kim J. H., Kim G. H., Ko H.-K., Chu H. H., Shin J. H., Gwon D.I., Ko G.-Y. Stent-Graft Placement for Hepatic Arterial Hemorrhage after Pancreaticobiliary Surgery: Long-Term Clinical Outcomes. J Vasc Interv Radiol 2024; 35:963–970. doi.org/10.1016/j.jvir.2024.03.020

6. Lemmert M.E., R.J., R., J.M., de Jaegere P.P., Zijlstra F., Daemen J., Van Mieghem N.M. Clinical Characteristics and Management of Coronary Artery Perforations: A Single-Center 11-Year Experience and Practical Overview. J Am Heart Assoc. 2017;6(9):e007049. doi: 10.1161/JAHA.117.007049.

7. Harnek J., James S., Lagerqvist B. Coronary Artery Perforation and Tamponade ― Incidence, Risk Factors, Predictors and Outcomes From 12 Years’ Data of the SCAAR RegistryCirculation Journal Circ J 2020; 84: 43–53 doi:10.1253/circj.CJ-19-0757

8. Nagaraja V., Schwarz K., Moss S., Kwok C.S., Gunning M. Outcomes of patients who undergo percutaneous coronary intervention with covered stents for coronary perforation: A systematic review and pooled analysis of data. Catheter Cardiovasc Interv. 2020;96(7):1360-1366. doi: 10.1002/ccd.28646.

9. Покаленко Е.А., Дульцев К.Н., Кулеш А.А., Дробаха В.Е., Каракулов О.Г., Шестаков В.В. Стентирование сонной артерии при цервикальной диссекции. Российский неврологический журнал. 2019;(4):23-30. doi:10.30629/2658-7947-2019-24-4-23-30

10. Клестов К.Б., Куликов Ю.В., Султанов И.Р., Комисарова Н.В., Иванов А.В., Матвеев А.А., Морозов Д.В. Осложнения каротидного стентирования. Международный журнал интервенционной кардиоангиологии. 2017;48-49:49-50.

11. Коков Л.С., Боломатов Н.В. Эндоваскулярная хирургия – технологии и практика. М.: РАН; 2021. 340 с.

12. Parikh P., Banerjee K., Sammour Y., Ali A.F., Sankaramangalam K., Nair R, Ellis S., Raymond R., Tuzcu E.M., S. Utilization and outcomes of polytetrafluoroethylene covered stents in patients with coronary artery perforation and coronary artery aneurysm: Single center 15-year experience. Catheter Cardiovasc Interv. 2019;94(4):555-561. doi: 10.1002/ccd.28448

13. Nagaraja V., Schwarz K., Moss S., Kwok C.S., Gunning M. Outcomes of patients who undergo percutaneous coronary intervention with covered stents for coronary perforation: A systematic review and pooled analysis of data. Catheter Cardiovasc Interv. 2020;96(7):1360-1366. doi: 10.1002/ccd.28646.

14. Kufner S., Schaher N., Ferenc M.C. Hoppmann P., Abdel-Wahab M., Mayer K., Fusaro M., Byrne R.A., Kastrati A. Outcome after new generation single-layer polytetrafluoroethylene-covered stent implantation for the treatment of coronary artery perforation. Catheter Cardiovasc Inerv. 2019; 93(5): 912-920. doi: 10.1002/ccd.27979

15. Cassano R., Perri P., Esposito A., Intrieri F., Sole R., Curcio F., Trombino S. Expanded Polytetrafluoroethylene Membranes for Vascular Stent Coating: Manufacturing, Biomedical and Surgical Applications, Innovations and Case Reports. Membranes. 2023; 13(2): 240; doi.org/10.3390/membranes13020240

16. Secco G.G., Serdoz R., Kilic I.D., Caiazzo G., Mattesini A., Parisi R., De LucaG., G., Marino P.N. , C. Indications and immediate and long-term results of a novel pericardium covered stent graft: Consecutive 5-year single center experience. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 2015; 87(4): 712–719. doi:10.1002/ccd.26131

17. Kandzari D.E., Birkemeyer, R. PK Papyrus covered stent: Device description and early experience for the treatment of coronary artery perforations. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 2019; doi:10.1002/ccd.28306

18. Глушкова Т.В., Овчаренко Е.А., Севостьянова В.В., Клышников К.Ю. Особенности кальцификации элементов сердечно-сосудистой системы и их заменителей: состав, структура и локализация кальцификатов. Кардиология. 2018;58(5):72-81. doi.10.18087/cardio.2018.5.10110

19. Wu C., An Q., Li D., Jing W. A novel heparin loaded poly(l-lactide-co-caprolactone) covered stent for aneurysm therapy. Materials Letters. 2014; 116: 39–42. doi:10.1016/j.matlet.2013.10.018

20. Nasr S.M., Rabiee N., Hajebi S., Ahmadi S., Fatahi Y., Hosseini M. Bagherzadeh M., Ghadiri A.M., Rabiee M., Jajarmi V., Webster T.J. Biodegradable Nanopolymers in Cardiac Tissue Engineering: From Concept Towards Nanomedicine/ Int J Nanomedicine. 2020;15:4205–4224. doi: 10.2147/IJN.S245936

21. Ulery B.D., Nair L.S., Laurencin C.T. Biomedical applications of biodegradable polymers. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2011; 49(12): 832–864. doi:10.1002/polb.22259

22. Биосовместимые материалы: учебное пособие. Под. Ред. В.И. Севастьянова, М.П. Кирпичникова. М.: ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство»; 2011. 544 с.

23. Nagaraja V., Schwarz K., Moss S., Kwok C.S., Gunning M. Outcomes of patients who undergo percutaneous coronary intervention with covered stents for coronary perforation: A systematic review and pooled analysis of data/ Catheter Cardiovasc Interv. 2020;96(7):1360-1366. doi.org/10.1002/ccd.28646

24. Kim Н.I., Ishihara K., Lee S., Seo J-H., Kim H.Y., Suh D., Kim M.U., Konno T., Takai M., Seo J.-S. Tissue response to poly (L-lactic acid)-based blend with phospholipid polymer for biodegradable cardiovascular stents. Biomaterials. 2011;32(9):2241-2247. doi:10.1016/j.biomaterials.2010.11.067

25. Cai W., Chen E., Zheng H., Hu D., Wu L., Zeng X., Huang J., Chen L. Mid-Term Outcomes of Novel Covered Stent with Biodegradable Membrane in Porcine Coronary Artery Perforation Rev Cardiovasc Med. 2023;24(7):197. doi: 10.31083/j.rcm2407197.

26. Майбородин И.В., Кузнецова И.В., Береговой Е.А., Шевела А.И., Баранник М.И., Манаев А.А., Майбородина В.И. Тканевые реакции при деградации имплантатов из полилактида в организме. Морфология. 2013; 143 (3):59-65.

27. Parara S.M., Manios A., de Bree E., Tosca A., Tsiftsis D.D. Significant differences in skin irritation by common suture materials assessed by a comparative computerized objective method. Plast. Reconstr. Surg. 2011; 127, 3: 1191–1198. doi: 10.1097/PRS.0b013e3182043aa6

28. Thomas V., Donahoe T., Nyairo E., Dean D.R., Vohra Y.K. Electrospinning of Biosyn(®)-based tubular conduits: structural, morphological, and mechanical characterizations. Acta Biomater. 2011;7(5):2070-9. doi: 10.1016/j.actbio.2011.01.008

29. Pamula E., MenaszekE. In vitro and in vivo degradation of poly (L-lactide-co-glycolide) films and scaffolds. J Mater Sci: Mater Med (2008) 19:2063–2070 doi 10.1007/s10856-007-3292-2