Современные тенденции в повышении функциональных свойств внутрисосудистых эндопротезов

Сердечно-сосудистые заболевания, в частности ишемическая болезнь сердца, являются самой частой причиной смерти в мире. Поиск наиболее эффективного способа лечения представляется передовой задачей. Стентирование выступает малоинвазивным действенным способом ее решения. Сразу же с появлением эндопротезов (стентов) возникла проблема повторного сужения сосудов (рестеноза) вследствие неоинтимальной гиперплазии (избыточное нарастание внутренней оболочки сосуда), причинами которой являются высвобождения ионов металлов из материала стента, повреждение стенки артерии при имплантировании, аллергические реакции. Изначально решение пытались найти посредством поиска оптимальной конструкции и материала стента, о чем свидетельствует выпуск более пятисот моделей внутрисосудистых эндопротезов, различающихся конструкцией, материалом, геометрической формой, профилем, габаритными размерами и другими параметрами. В настоящее время наиболее эффективным способом решения проблем биосовместимости материалов стентов является формирование покрытий на их поверхности. Можно выделить целый ряд разнообразных внутрисосудистых эндопротезов с модифицируемыми покрытиями: выделяющие лекарственные вещества, с биодеградируемыми покрытиями, с биоактивными покрытиями. В статье представлены результаты анализа литературных источников наиболее передовых исследований в области модификации поверхности внутрисосудистых эндопротезов, которые позволили обосновать выбор покрытия из оксинитрида титана как рекомендованного для дальнейшей оптимизации и применения благодаря высоким показателям по коррозионной стойкости, биосовместимости с клетками, тканями и жидкостями человеческого организма, хорошему уровню адгезии. В то же время существует ряд ограничивающих факторов, связанных с получением таких покрытий даже при выдерживании всех конструкционных и технологических требований.

1. Шишкевич, А. Н. Эндоваскулярное лечение бифуркационного поражения коронарных артерий: дис. … д-ра мед. наук: 14.01.26 / А. Н. Шишкевич. СПб., 2018. 203 л.

2. Karjalainen, P. P. Bioactive Stents for Percutaneous Coronary Intervention: A New Forerunner on the Track / P. P. Karjalainen, W. Nammas // Interventional Cardiology. 2011. Vol. 3, № 5. P. 527–529. https://doi.org/10.2217/ica.11.61.

3. Percutaneous Coronary Intervention Using Drug-Eluting Stents Versus Coronary Artery Bypass Grafting for Unprotected Left Main Coronary Artery Stenosis: A Meta-Analysis of Randomized Trials / N. Nerlekar [et al.] // Circ. Cardiovasc. Interv. 2016. Vol. 9, No 12. P. 17–25. https://doi.org/10.1161/circinterventions.116.004729.

4. A Collaborative Systematic Review and Meta-Analysis on 1278 Patients Undergoing Percutaneous Drug-Eluting Stenting for Unprotected Left Main Coronary Artery Disease / G. G. Biondi-Zoccai [et al.] // Am. Heart. J. 2008. Vol. 155, No 2. P. 274–283. https://doi.org/10.1016/j.ahj.2007.10.009.

5. Современное поколение стентов с лекарственным покрытием: фокус на сиролимус-покрытый стент «Калипсо» / А. Н. Кудряшов [и др.] // Патология кровообращения и кардиохирургия. 2017. Т. 21, № 1. С. 37–43. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2017-1-37-43.

6. Serruys, P.W. Handbook of Coronary Stents / P. W. Serruys, M. J. B. Kutryk; ed. by P. W. Serruys, B. J. Rensing. Second ed. London: Martin Dunitz, 1998. 343 p.

7. Покрытия на основе оксинитридов титана, осажденные методом реактивного магнетронного распыления: морфология поверхности и химический состав / Н. М. Иванова [и др.] // Современные техника и технологии: сб. докл. / Нац. исслед. томский политех. ун-т; редкол.: О. В. Сидорова [и др.]. Томск, 2014. С. 327–328.

8. Evolution of Covered Stents in the Contemporary Era: Clinical Application, Materials and Manufacturing Strategies Using Nanotechnology / Y. Farhatnia [et al.] // Biotechnol Adv. 2013. Vol. 31, № 5. P. 524–542. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2012.12.010.

9. Kabir, A. M. How Safe and how Good Are Drug-Eluting Stents? / A. M. Kabir, A. Selvarajah, A. M. Seifalian // Future Cardiol. 2011. Vol. 7, No 2. P. 251–270. https://doi.org/10.2217/fca.11.1.

10. Coronary stents: A Materials Perspective / G. Mani [et al.] // Biomaterials. 2007. Vol. 28, No 9. P. 1689–1710. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.11.042.

11. Drug-Eluting Stents – What Should be Improved? / J. Steffel [et al.] // Ann Med. 2008. Vol. 40, No 4. P. 242–252. https://doi.org/10.1080/07853890801964948.

12. Polymer Stent Coating for Prevention of Neointimal Hyperplasia / M. Billinger [et al.] // J. Invasive Cardiol. 2006. Vol. 18, No 9. P. 423–427.

13. Comparison of Diamond-Like Carbon-Coated Nitinol Stents with or Without Polyethylene Glycol Grafting and Uncoated Nitinol Stents in a Canine Iliac Artery Model / J. H. Kim [et al.] // Br. J. Radiol. 2011. Vol. 84, No 999. P. 210–215. https://doi.org/10.1259/bjr/21667521.

14. Intravenous Administration of Acetylsalicylic Acid During Endovascular Treatment of Cerebral Aneurysms Reduces the rate of Thromboembolic Events / T. Ries [et al.] // Stroke. 2006. Vol. 37, No 7. P. 1816–1821. https://doi.org/10.1161/01.str.0000226933.44962.a6.

15. Development of a Novel Endothelial Cell-Seeded Endovascular Stent for Intracranial Aneurysm Therapy / W. Zhu [et al.] // J. Biomed. Mater. Res A. 2008. Vol. 85, No 3. P. 715–721. https://doi.org/10.1002/jbm.a.31592.

16. Основные направления модификации поверхности металлических эндоваскулярных стентов в решении проблемы рестенозов (часть 1) / А. И. Лотков [и др.] // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2017. № 1. С. 122–130. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2017-1-122-130.

17. Blood Compatibility Improvement of Titanium Oxide Film Modified by Phosphorus Ion Implantation / P. Yang [et al.] // Nucl. Instrum. Meth. B. 2006. Vol. 242, No 1–2. P. 15–17. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.08.099.

18. Synthesis and Blood Compatibility of Rutile-Type Titanium Oxide Coated LTI-Carbon / F. Zhang [et al.] // Sci. China C. Life Sci. 1998. Vol. 41, № 4. P. 400–405. https://doi.org/10.1007/bf02882740.

19. Pavanelli, W. R. The Role of Nitric Oxide in Immune Response Against Trypanosoma Cruzi Infection / W. R. Pavanelli, J. J. N. Silva // J. Nitric. Oxide. 2010. Vol. 2. P. 1–10. https://doi.org/10.2174/1875042701002010001.

20. The Role of Nitric Oxide on Endothelial Function / D. Tousoulis [et al.] // Curr. Vasc. Pharm. 2012. Vol. 10, No 1. P. 4–18. https://doi.org/10.2174/157016112798829760.

21. Августовский, П. А. Применение вакуумно-дугового испарения для нанесения покрытий на основе оксинитрида титана на артериальные стенты / П. А. Августовский; В. М. Комаровская // Инженерно-педагогическое образование в XXI веке: материалы республ. науч.-практ. конф. молодых ученых и студ. (25–26 ноября 2021 г.) / редкол.: А. М. Маляревич [и др.]. Минск: БНТУ, 2021. С. 187–190.

22. Nitric Oxide: A Regulator of Cellular Function in Health and Diseas / L. Sobrevia [et al.] // Oxid Med. Cell Longev. 2016. Vol. 2016. P. 1–2. https://doi.org/10.1155/2016/9782346.

23. Stent Coating with Titanium-Nitride-Oxide for Reduction of Neointimal Hyperplasia / S. Windecker [et al.] // Circulation. 2001. Vol. 104, No 8. P. 928–933. https://doi.org/10.1161/hc3401.093146.

24. Preclinical Evaluation of the Thrombogenicity and Endothelialization of Bare Metal and Surface-Coated Neurovascular Stents / S. Krajewskia [et al.] // AJNR Am J Neuroradiol. 2015. Vol. 36, No 1. P. 133–139. https://doi.org/10.3174/ajnr.a4109.

25. Stent-Based Delivery of Sirolimus Reduces Neointimal Formation in a Porcine Coronary Model / T. Suzuki [et al.] // Circulation. 2001. Vol. 104, No 10. P. 1188–1193. https://doi.org/10.1161/hc3601.093987.

26. Randomized Comparison of a Titanium-Nitride-Oxide-Coated Stent with a Stainless Steel Stent for Coronary Revascularization: the TiNOX Trial / S. Windecker [et al.] // ACC Current Journal Review. 2005. Vol. 14, Iss. 9. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.accreview.2005.08.233.

27. One-Year Follow-Up after Percutaneous Coronary Intervention with Titanium-Nitride-Oxide-Coated Stents Versus Paclitaxel-Eluting Stents in Patients from Real-World Clinical Practice / C. C. Liu [et al.] // Acta Cardiol. Sin. 2011. Vol. 27, No 2. P. 94–100.

28. Efficacy and safety of TiNO-Coated Stents 1 Versus Drug-eluting Coronary Stents. Systematic Literature Review and Meta-Analysis / F.C. Daoud [et al.]. 2021. 25 p. (Preprint / medRxiv) https://doi.org/10.1101/2020.12.19.20248564.

29. Titanium-Nitride-Oxide-Coated Versus Everolimus-Eluting Stents in Acute Coronary Syndrome: The Randomized TIDES-ACS Trial / P. A. L. Tonino [et al.] // JACC Cardiovasc Interventions. 2020. Vol. 13, No 14. P. 1697–1705. https://doi.org/10.1016/j.jcin.2020.04.021.

30. Электрокинетические свойства, растворение In Vitro, потенциальная биосовместимость оксидных и оксинитридных пленок титана для сердечно-сосудистых стентов / И. А. Хлусов [и др.] // Бюллетень сибирской медицины. 2015. Т. 14, № 2. С. 55–66. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2015-2-55-66.

31. Surface Evaluation of Titanium Oxynitride Coatings used for Developing Layered Cardiovascular Stents / N. Beshchasna [et al.] // Mat. Sci. Eng. C-Mater. 2019. Vol. 99. P. 405–416. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.01.131.

32. Titanium Oxynitride Coatings Deposited by Magnetron Sputtering for Improvement of Cardiovascular Stent Design / O. C. Duta [et al.] // Conference: The 4th World Congress on New Technologies, Madrid, 19–21 August 2018. Madrid, 2018. P. 18–20. https://doi.org/10.11159/icnfa18.112.

33. In Vitro Corrosion of Titanium Nitride and Oxynitride-Based Biocompatible Coatings Deposited on Stainless Steel / I. Pana [et al.] // Coatings. 2020. Vol. 10, No 8. P. 710–728. https://doi.org/10.3390/coatings10080710.

34. Velasco, L. Effect of Si Addition on the Structure and Corrosion Behavior of NbN thin Films Deposited by Unbalanced Magnetron Sputtering / L. Velasco, J. J. Olaya, S. E. Rodil // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2016. Vol. 122, No 2. P. 1–10. https://doi.org/10.1007/s00339-016-9639-0.

35. Zhang, X. G. Corrosion and Electrochemistry of Zinc / X.G. Zhang – New York: Springer, 1996. 474 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-9877-7.

36. Influence of Bias Voltage on the Microstructure, Mechanical and Corrosion Properties of AlSiN Films Deposited by HiPIMS technique / J. C. Ding [et al.] // J. Alloy. Compd. 2019. Vol. 772. P. 112–121. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.063.

37. Mechanical, Tribological, and Biocompatibility Properties of ZrN–Ag Nanocomposite Films / Z. Kertzman [et al.] // J. Biomed. Mater. Res. Part A. 2008. Vol. 84, No 4. P. 1061–1067. https://doi.org/10.1002/jbm.a.31533.

38. Exploring Graphene as a Corrosion Protection Barrier / N. T. Kirkland [et al.] // Corros. Sci. 2012. Vol. 56. P. 1–4. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.12.003.

39. Ahmad, Z. Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control / Z. Ahmad. Amsterdam: Elsevier, 2006. 673 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-5924-6.X5000-4.

40. Comparison of Clinical Outcomes Regarding the use of Titanium-Nitride-Oxide-Coated Stents (Titan) Versus Zotarolimus-Eluting Stents (Endeavor) in Patients with ST-Segment Elevation Myocardial Infarction (STEMI): An Experience From a Cardiac Center-Third Care Level / C. E. Muñoz-Consuegra [et al.] // Rev. Mex. Cardiol. 2018. Vol. 29, No 1. P. 13–26.