НЕОРГАНИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ИМПЛАНТОВ В СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ: ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Андрей Владимирович Протопопов,
Максим Олегович Жульков,
Дмитрий Андреевич Сирота,
Ярослав Максимович Смирнов,
Александр Сергеевич Гренадёров,
Мария Анатольевна Суровцева https://doi.org/10.17802/2306-1278-2025-14-3-192-202
Аннотация
Основные положения
- Сердечно-сосудистые заболевания остаются ведущей причиной смертности в мире, что повышает спрос на эффективные имплантируемые устройства (стенты, клапаны, сосудистые протезы).
- Неорганические покрытия играют ключевую роль в улучшении биосовместимости, антитромбогенных свойств и долговечности имплантов.
- В обзоре литературы обсуждены основные положительные и отрицательные стороны неорганических покрытий имплантов в сердечно-сосудистой хирургии.
Резюме
Сердечно-сосудистые импланты, такие как стенты, клапаны и сосудистые протезы, требуют повышения долговечности и биосовместимости. В данном обзоре рассматриваются современные неорганические покрытия, включая нитрид титана, оксиды металлов и алмазоподобные углеродные покрытия, которые способны улучшать гемосовместимость имплантов. Особое внимание уделяется их влиянию на предотвращение тромбоза, рестеноза и кальцификации. Анализируются экспериментальные и клинические данные, подтверждающие эффективность этих покрытий.
При поддержке: Исследование выполнено в рамках проекта № 25-15-20002 (соглашение № 25-15-20002 от 21.05.2025 с Российским научным фондом и соглашение № 30-2025-000854 от 21.04.2025 с министерством науки и инновационной политики Новосибирской области).
Об авторах
Андрей Владимирович Протопопов
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Россия
аспирант, младший научный сотрудник научно-исследовательского отдела хирургии аорты, коронарных и периферических артерий института патологии кровообращения федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация
Максим Олегович Жульков
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Россия
кандидат медицинских наук научный сотрудник научно-исследовательского отдела хирургии аорты, коронарных и периферических артерий института патологии кровообращения федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация
Дмитрий Андреевич Сирота
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации;
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Россия
доктор медицинских наук заведующий научно-исследовательским отделом хирургии аорты, коронарных и периферических артерий института патологии кровообращения федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация; доцент кафедры сердечно-сосудистой хирургии факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация
Ярослав Максимович Смирнов
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации;
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»
Россия
Россия
медицинский брат-анестезист отделения анестезиологии и реанимации для взрослого населения федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация; студент лечебного факультета Института медицины и психологии В. Зельмана федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Российская Федерация
Александр Сергеевич Гренадёров
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт сильноточной электроники» Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
доктор технических наук старший научный сотрудник лаборатории прикладной электроники, заместитель директора по научной работе федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт сильноточной электроники» Сибирского отделения Российской академии наук, Томск, Российская Федерация
Мария Анатольевна Суровцева
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Россия
кандидат медицинских наук лаборант лаборатории экспериментальной хирургии и морфологии института экспериментальной биологии и медицины федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Новосибирск, Российская Федерация
Список литературы
1. Vaduganathan, M., Mensah, G. A., Turco, J. V., Fuster, V., & Roth, G. A. (2022). The Global Burden of Cardiovascular Diseases and Risk: A Compass for Future Health. Journal of the American College of Cardiology, 80(25), 2361–2371. https://doi.org/10.1016/J.JACC.2022.11.005
2. Ahadi, F., Azadi, M., Biglari, M., Bodaghi, M., & Khaleghian, A. (2023). Evaluation of coronary stents: A review of types, materials, processing techniques, design, and problems. Heliyon, 9(2), e13575. https://doi.org/10.1016/J.HELIYON.2023.E13575
3. Scafa Udris, A., Niculescu, A.-G., Mihai Grumezescu, A., Bădilă, E., Vitoria, B., Ciurana Gay, J., Eceiza Mendiguren, A., & Jesús Quiles Carrillo, L. (2021). Cardiovascular Stents: A Review of Past, Current, and Emerging Devices. Materials, 14(10), 2498. https://doi.org/10.3390/MA14102498
4. Wassif, H., & Welt, F. G. P. (2023). Restenosis of Stented Coronary Arteries. SCAI Interventional Cardiology Board Review: Second Edition, 10–15. https://doi.org/10.3109/9780203213810-14
5. Yigit, O., Topuz, M., & Dikici, B. (2025). Multifunctional coatings for biomedical applications. Multi-Scale and Multifunctional Coatings and Interfaces for Tribological Contacts, 217–244. https://doi.org/10.1201/9781032635347-14
6. Takeda, M., & Shiba, N. (2024). Non-invasive recanalization of first-generation sirolimus-eluting stent thrombosis due to stent fracture and coronary artery aneurysm after clopidogrel treatment 15 years after implantation. Journal of Cardiology Cases, 29(5), 209. https://doi.org/10.1016/J.JCCASE.2024.01.004
7. Serruys, P. W., Kutryk, M. J. B., & Ong, A. T. L. (2006). Coronary-artery stents. The New England Journal of Medicine, 354(5), 483–495. https://doi.org/10.1056/NEJMRA051091
8. Ong, A. T. L., McFadden, E. P., Regar, E., De Jaegere, P. P. T., Van Domburg, R. T., & Serruys, P. W. (2005). Late angiographic stent thrombosis (LAST) events with drug-eluting stents. Journal of the American College of Cardiology, 45(12), 2088–2092. https://doi.org/10.1016/J.JACC.2005.02.086
9. Togni, M., Windecker, S., Cocchia, R., Wenaweser, P., Cook, S., Billinger, M., Meier, B., & Hess, O. M. (2005). Sirolimus-eluting stents associated with paradoxic coronary vasoconstriction. Journal of the American College of Cardiology, 46(2), 231–236. https://doi.org/10.1016/J.JACC.2005.01.062
10. Udriște, A. S., Burdușel, A. C., Niculescu, A. G., Rădulescu, M., & Grumezescu, A. M. (2024). Coatings for Cardiovascular Stents—An Up-to-Date Review. International Journal of Molecular Sciences, 25(2), 1078. https://doi.org/10.3390/IJMS25021078
11. Chen, Y., Chen, Z., Zheng, Z., & Xia, Y. (2023). Bio-inspired nanocomposite coatings on orthodontic archwires with corrosion resistant and antibacterial properties. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 11. https://doi.org/10.3389/FBIOE.2023.1272527
12. Zhao, Y., Wang, Z., Bai, L., Zhao, F., Liu, S., Liu, Y., Yao, X., & Hang, R. (2021). Regulation of endothelial functionality through direct and immunomodulatory effects by Ni-Ti-O nanospindles on NiTi alloy. Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications, 123. https://doi.org/10.1016/J.MSEC.2021.112007
13. Dulski, M., Gawecki, R., Sułowicz, S., Cichomski, M., Kazek-Kęsik, A., Wala, M., Leśniak-Ziółkowska, K., Simka, W., Mrozek-Wilczkiewicz, A., Gawęda, M., Sitarz, M., & Dudek, K. (2021). Key Properties of a Bioactive Ag-SiO2/TiO2 Coating on NiTi Shape Memory Alloy as Necessary at the Development of a New Class of Biomedical Materials. International Journal of Molecular Sciences, 22(2), 1–17. https://doi.org/10.3390/IJMS22020507
14. Dudek, K., Dulski, M., & Losiewicz, B. (2020). Functionalization of the NiTi Shape Memory Alloy Surface by HAp/SiO2/Ag Hybrid Coatings Formed on SiO2-TiO2 Glass Interlayer. Materials (Basel, Switzerland), 13(7). https://doi.org/10.3390/MA13071648
15. Li, P., Liang, F., Wang, L., Jin, D., Shang, Y., Liu, X., Pan, Y., Yuan, J., Shen, J., & Yin, M. (2023). Bilayer vascular grafts with on-demand NO and H2S release capabilities. Bioactive Materials, 31, 38–52. https://doi.org/10.1016/J.BIOACTMAT.2023.07.020
16. Høl, P. J., Gjerdet, N. R., & Jonung, T. (2019). Corrosion and metal release from overlapping arterial stents under mechanical and electrochemical stress - An experimental study. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 93, 31–35. https://doi.org/10.1016/J.JMBBM.2019.02.001
17. Zhang, B., Hu, Y., Du, H., Han, S., Ren, L., Cheng, H., Wang, Y., Gao, X., Zheng, S., Cui, Q., Tian, L., Liu, T., Sun, J., & Chai, R. (2024). Tissue engineering strategies for spiral ganglion neuron protection and regeneration. Journal of Nanobiotechnology, 22(1). https://doi.org/10.1186/S12951-024-02742-8
18. Zhulkov, M. O., Grenadyorov, A. S., Korneev, D. S., Agaeva, H. A., Chernyavsky, A. M., & Khlusov, I. A. (2020). The study of platelet reaction on a-C:H:SiOxcoatings obtained via plasma enhanced chemical vapor deposition with bipolar bias voltage. Bulletin of Siberian Medicine, 19(3), 15–21. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2020-3-15-21
19. Tatami, Y., Tanaka, A., Ohashi, T., Kubota, R., Kaneko, S., Shinoda, M., Uemura, Y., Takagi, K., Tanaka, M., Umemoto, N., Tashiro, H., Shibata, N., Yoshioka, N., Watarai, M., Morishima, I., Takada, Y., Shimizu, K., Ishii, H., & Murohara, T. (2024). Clinical features, future cardiac events, and prognostic factors following percutaneous coronary intervention in young female patients. Heart and Vessels, 39(6), 505–513. https://doi.org/10.1007/S00380-024-02369-7
20. Grenadyorov, A. S., Solovyev, Oskomov, K. V., Yakovlev, E. V., & Zhulkov, M. O. (2022). AISI 316L stainless steel modification by surface alloy and a-C:H:SiOx coating synthesis. Vacuum, 204, 111369. https://doi.org/10.1016/J.VACUUM.2022.111369
21. Khlusov, I. A., Grenadyorov, A. S., Solovyev, A. A., Semenov, V. A., Zhulkov, M. O., Sirota, D. A., Chernyavskiy, A. M., Poveshchenko, O. V., Surovtseva, M. A., Kim, I. I., Bondarenko, N. A., & Semin, V. O. (2023). Endothelial Cell Behavior and Nitric Oxide Production on a-C:H:SiOx-Coated Ti-6Al-4V Substrate. International Journal of Molecular Sciences, 24(7), 6675. https://doi.org/10.3390/IJMS24076675
22. Grenadyorov, A. S., Solovyev, Ivanova, N. M., Zhulkov, M. O., Chernyavskiy, A. M., Malashchenko, V. V., & Khlusov, I. A. (2020). Enhancement of the adhesive strength of antithrombogenic and hemocompatible a-C:H:SiOx films to polypropylene. Surface and Coatings Technology, 399. https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2020.126132
23. Bajeu, I. T., Niculescu, A. G., Scafa-Udriște, A., & Andronescu, E. (2024). Intrastent Restenosis: A Comprehensive Review. International Journal of Molecular Sciences, 25(3). https://doi.org/10.3390/IJMS25031715
24. Anderson, D. E. J., Le, H. H., Vu, H., Johnson, J., Aslan, J. E., Goldman, J., & Hinds, M. T. (2024). Thrombogenicity of biodegradable metals. Bioactive Materials, 38, 411–421. https://doi.org/10.1016/J.BIOACTMAT.2024.05.002
25. Khlusov, I. A., Grenadyorov, A. S., Solovyev, A. A., Semenov, V. A., Zhulkov, M. O., Sirota, D. A., Chernyavskiy, A. M., Poveshchenko, O. V., Surovtseva, M. A., Kim, I. I., Bondarenko, N. A., & Semin, V. O. (2023). Endothelial Cell Behavior and Nitric Oxide Production on a-C:H:SiOx-Coated Ti-6Al-4V Substrate. International Journal of Molecular Sciences, 24(7). https://doi.org/10.3390/IJMS24076675
26. Beshchasna, N., Saqib, M., Kraskiewicz, H., Wasyluk, Ł., Kuzmin, O., Duta, O. C., Ficai, D., Ghizdavet, Z., Marin, A., Ficai, A., Sun, Z., Pichugin, V. F., Opitz, J., & Andronescu, E. (2020). Recent Advances in Manufacturing Innovative Stents. Pharmaceutics, 12(4), 349. https://doi.org/10.3390/PHARMACEUTICS12040349
27. Makhlouf, A. S. H. (2011). Current and advanced coating technologies for industrial applications. Nanocoatings and Ultra-Thin Films, 3–23. https://doi.org/10.1533/9780857094902.1.3
28. Ahadi, F., Azadi, M., Biglari, M., Bodaghi, M., & Khaleghian, A. (2023). Evaluation of coronary stents: A review of types, materials, processing techniques, design, and problems. Heliyon, 9(2). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13575
29. Александровна, Е. Т., Тарасович, Ф. В., & Викторович, М. Д. (2022). СОЗДАНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПОКРЫТИЙ МЕДИЦИНСКИХ АРТЕРИАЛЬНЫХ СТЕНТОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ. NBI-Technologies, 16(1). https://doi.org/10.15688/NBПVJVOLSU.2022.1.5
30. Carvalho, I., Dias, N., Henriques, M., Calderon V, S., Ferreira, P., Cavaleiro, A., & Carvalho, S. (2020). Antibacterial Effects of Bimetallic Clusters Incorporated in Amorphous Carbon for Stent Application. ACS Applied Materials and Interfaces, 12(22), 24555–24563. https://doi.org/10.1021/ACSAMI.0C02821,
31. Boytsova, E. L., Leonova, L. A., & Pustovalova, A. A. (2020). Nitrogen-doped titanium dioxide nanofilms for medical application. ChemChemTech, 63(3), 54–59. https://doi.org/10.6060/IVKKT.20206303.6087
32. Stent coating with titanium-nitride-oxide for prevention of restenosis - PubMed. (n.d.). Retrieved March 22, 2025, from https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19755252/
33. Czollner, L., Papaplioura, E., Linder, T., Liu, R., Li, Y., Atanasov, A. G., Dirsch, V. M., Schnürch, M., & Mihovilovic, M. D. (2023). A silver-coated copper wire as inexpensive drug eluting stent model: determination of the relative releasing properties of leoligin and derivatives. Monatshefte Fur Chemie, 154(12), 1317–1326. https://doi.org/10.1007/S00706-020-02677-4/METRICS
34. Mikhalovska, L., Chorna, N., Lazarenko, O., Haworth, P., Sudre, A., & Mikhalovsky, S. (2011). Inorganic coatings for cardiovascular stents: In vitro and in vivo studies. Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials, 96(2), 333–341. https://doi.org/10.1002/JBM.B.31772
35. Kalaskar, D. M., Priya, S., Bhilegaonkar, S. P., Somnache, S. N. N., & Kalaskar, D. M. (2023). Surface Engineering of Bioactive Coatings for Improved Stent Hemocompatibility: A Comprehensive Review. https://doi.org/10.20944/PREPRINTS202310.0470.V1
36. [Randomized intravascular ultrasound comparison between endoprostheses with and without amorphous silicon-carbide] - PubMed. (n.d.). Retrieved March 23, 2025, from https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15608991/
37. Mani, G., Feldman, M. D., Patel, D., & Agrawal, C. M. (2007). Coronary stents: a materials perspective. Biomaterials, 28(9), 1689–1710. https://doi.org/10.1016/J.BIOMATERIALS.2006.11.042
38. Biswas, H. S., Datta, J., Mandal, P., Poddar, S., Kundu, A. K., & Saha, I. (2022). Optimized study of the annealing effect on the electrical and structural properties of HDLC thin-films. RSC Advances, 12(46), 29805–29812. https://doi.org/10.1039/D2RA06255K
39. Roy, A., Bennett, A., & Pruitt, L. (2024). Feasibility of using diamond-like carbon films in total joint replacements: a review. Journal of Materials Science. Materials in Medicine, 35(1). https://doi.org/10.1007/S10856-024-06814-X
40. Baduruthamal, Z. A., Mohammed, A. S., Madhan Kumar, A., Hussein, M. A., & Al-Aqeeli, N. (2019). Tribological and Electrochemical Characterization of UHMWPE Hybrid Nanocomposite Coating for Biomedical Applications. Materials 2019, Vol. 12, Page 3665, 12(22), 3665. https://doi.org/10.3390/MA12223665
41. Khlusov, I. A., Grenadyorov, A. S., Solovyev, A. A., Semenov, V. A., Zhulkov, M. O., Sirota, D. A., Chernyavskiy, A. M., Poveshchenko, O. V., Surovtseva, M. A., Kim, I. I., Bondarenko, N. A., & Semin, V. O. (2023). Endothelial Cell Behavior and Nitric Oxide Production on a-C:H:SiOx-Coated Ti-6Al-4V Substrate. International Journal of Molecular Sciences, 24(7). https://doi.org/10.3390/IJMS24076675
42. Grenadyorov, A. S., Solovyev, A. A., Oskomov, K. V., Semenov, V. A., Zhulkov, M. O., Sirota, D. A., Chernyavskiy, A. M., Karmadonova, N. A., Malashchenko, V. V., Litvinova, L. S., Khaziakhmatova, O. G., Gazatova, N. D., & Khlusov, I. A. (2023). Morphofunctional reaction of leukocytes and platelets in in vitro contact with a-C:H:SiOx-coated Ti–6Al–4V substrate. Journal of Biomedical Materials Research - Part A, 111(3), 309–321. https://doi.org/10.1002/jbm.a.37470
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Протопопов А.В., Жульков М.О., Сирота Д.А., Смирнов Я.М., Гренадёров А.С., Суровцева М.А. НЕОРГАНИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ИМПЛАНТОВ В СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ХИРУРГИИ: ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ). Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2025;14(3):192-202. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2025-14-3-192-202
For citation:
Protopopov A.V., Zhulkov M.O., Sirota D.A., Smirnov Ya.M., Grenadyorov A.S., Surovtseva M.A. INORGANIC COATINGS FOR IMPLANTS IN CARDIOVASCULAR SURGERY: CURRENT STATE OF THE ART (A REVIEW ARTICLE). Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2025;14(3):192-202. (In Russ.) https://doi.org/10.17802/2306-1278-2025-14-3-192-202
Просмотров:
76
