Двухкомпонентный магнитоактивный фиксатор сетчатки глаза для хирургического лечения неоперабельных отслоек сетчатки с грубыми рубцовыми изменениями

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-15-00208

НазваниеДвухкомпонентный магнитоактивный фиксатор сетчатки глаза для хирургического лечения неоперабельных отслоек сетчатки с грубыми рубцовыми изменениями

Руководитель Крамаренко Елена Юльевна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11)

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-224 - Офтальмология

Ключевые слова Оптикореконструктивная хирургия, осложнённые отслойки сетчатки, пломбирование, витректомия pars plana (PPV), пролиферативная витреоретинопатия (ПВР), ретинотомия, магнитный эластомер, магнитореологический эластомер, магнитореологический эффект, магнитное поле.

Код ГРНТИ76.09.00, 76.29.56

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Актуальность проблемы лечения тяжёлых отслоек сетчатки, в первую очередь, обусловлена тем, что без хирургического лечения, направленного на реконструкцию нормального анатомического положения сетчатки, это заболевание приводит к слепоте практически в 100% случаев. Среди страдающих отслойкой сетчатки более 80% составляют люди трудоспособного возраста. Снижая зрение, отслойки сетчатки не только резко снижают качество жизни пациентов, но и чаще всего лишают их возможности работать по профессии, что делает лечение этого заболевания не только актуальной проблемой реконструктивной офтальмохирургии, но также и актуальной социальной проблемой, связанной с реабилитацией слабовидящих. Механизм развития отслойки сетчатки принципиально сводится к появлению разрыва сетчатки и затеканию части прозрачного жидкого содержимого глаза (стекловидного тела) сквозь разрыв под сетчатку, в результате чего сетчатка отслаивается от подлежащих тканей. Когда сетчатка отслаивается, часть слоёв сетчатки (включая палочки и колбочки) теряют связь с питающими их кровеносными сосудами, находящимися в подлежащей сосудистой оболочке. Клетки сетчатки, относясь к нервным, не восстанавливаются. Поэтому при отслойках сетчатки необходимо как можно быстрее, качественнее и надёжнее приложить сетчатку к подлежащим тканям, и максимально снизить риск рецидива. Последние два десятилетия пристальное внимание исследователей обращено на оптимизацию лечения осложнённых отслоек сетчатки, так как у пациентов с этим заболеванием частота рецидивов может достигать 20% и выше (в зависимости от тяжести отслойки). Отслойка сетчатки считается осложненной, если на поверхности отслоенной сетчатки разрастается патологическая ткань в виде покрывала, называемая эпиретинальной мембраной. Мембраны сначала вырастают, а потом стягиваются, сморщивая сетчатку и не позволяя ей удерживаться в нормальном положении. Стандартная операция, применяющаяся в настоящее время для хирургического лечения осложненных отслоек сетчатки, осуществляется следующим образом. Сначала проводят удаление стекловидного тела и максимально полно удаляют эпиретинальные мембраны. Затем полость глаза заполняют тяжёлой прозрачной гидрофобной жидкостью — перфторорганическим соединением. Перфторорганическое соединение придавливает сетчатку, вытесняя жидкость из-под сетчатки через разрывы, и сетчатка прилегает. Затем на сетчатку вокруг разрывов наносят точечные лазерные ожоги (выполняют лазеркоагуляцию) и завершают операцию заменой перфторорганического соединения на силиконовое масло. Спустя некоторое время, после того, как в области лазерных точечных ожогов за счёт образования рубцовой ткани сетчатка фиксируется к подлежащим тканям, проводят вторую операцию: удаляют силиконовое масло, заменяя его на газ (гексафторид серы SF6 или перфторпропан C3F8). Через 1 месяц газ рассасывается, естественным образом заменяясь внутриглазной жидкостью. Необходимость прилегания сетчатки на операционном столе — ультимативное условие для эффективной лазеркоагуляции. Если наносить лазеркоагуляты на отслоенную сетчатку, сетчатка не будет спаиваться с подлежащими тканями и отслоится снова (рецидивирует). Если невозможно расправить сетчатку полностью на операционном столе, то хирург добивается прилегания центральной зоны сетчатки ценой потери периферии сетчатки: делается разрез сетчатки (ретинотомия) между центром сетчатки и периферией, чтобы добиться прилегания центральной сетчатки. Сетчатку разрезают на полную окружность с центром в макуле или на часть окружности. Лазеркоагуляцию в этом случае проводят по периметру образованного в результате ретинотомии центрального круга сетчатки. Вышеописанные манипуляции не всегда приводят к реконструкции анатомического положения сетчатки в том виде, в каком сетчатка находилась до развития отслойки. Зачастую после ретинотомии круг центральной сетчатки, будучи освобождённым от натяжения со стороны периферических отделов сетчатки, сморщивается. При этом после операции пациент видит искажённое изображение. В ряде случаев после ретинотомии периметр центрального круга сетчатки становится волнистым и не прилегает к подлежащим тканям. В этих случаях проведение лазеркоагуляции невозможно и, следовательно, невозможно достичь прилежания сетчатки в послеоперационном периоде. Несмотря на массу очевидных недостатков, ретинотомия на сегодняшний день — это стандарт лечения особо тяжёлых отслоек сетчатки, и эффективной альтернативы для этих случаев не существует. В рамках данного проекта предлагается разработка новой методики хирургического лечения тяжёлых отслоек сетчатки с применением нового магнитоактивного медицинского изделия для фиксации сетчатки в нормальном анатомическом положении. Целью реализации проекта является улучшение качества зрительной реабилитации пациентов с отслойками сетчатки, осложнёнными эпиретинальными мембранами. Основанное на принципиально новом для офтальмологии принципе действия, разрабатываемое медицинское изделие будет фиксировать сетчатку к подлежащим тканям за счёт магнитных взаимодействий между «заплаткой» из нового магнито-полимерного композита, расположенной внутри глаза на поверхности сетчатки, и «магнитной пломбой» из одного или нескольких тонких постоянных магнитов, заключённых в биосовместимую силиконовую резину и подшитых к склере в любой точке периметра пломбы. За счёт взаимного притяжения магнитной пломбы и заплатки перед ретинотомией двухкомпонентный магнитный фиксатор потенциально будет удерживать сетчатку расправленной, не давая ей сокращаться, предотвращая искажение изображения после операции. Достижение поставленной цели стало возможным благодаря созданию в последние годы нового магнитоактивного эластомера (МАЭ), технология синтеза которого позволяет варьировать состав и свойства композита в широком диапазоне. В частности, участниками проекта создан МАЭ на основе силиконовой резины с рекордным откликом на магнитное поле, а именно, изменяющий модуль упругости в магнитном поле на несколько порядков. Полученные в настоящее время результаты (см. раздел современное состояние) в области синтеза МАЭ и исследования его свойств дают основание заключить, что данный материал удовлетворяет основным требованиям разрабатываемого устройства и может быть модифицирован для медицинских применений. Проект имеет ярко выраженный междисциплинарный характер, так как включает методы синтеза магнитоактивного материала, являющегося основой разрабатываемого устройства, физические методы исследования его свойств в зависимости от состава и от величины и конфигурации магнитного поля, разработку конструкции фиксатора, и, наконец, методы имплантации фиксатора и его возможного удаления. Таким образом, разрабатываемое медицинское изделие потенциально способно улучшить прогноз у пациентов, которые в настоящее время считаются бесперспективными в плане восстановления зрительных функций.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Наджарьян Т.А., Костров С.А., Степанов Г.В., Крамаренко Е.Ю. Fractional rheological models of dynamic mechanical behavior of magnetoactive elastomers in magnetic fields Polymer, 142, 316-329 (год публикации - 2018)
10.1016/j.polymer.2018.03.039

2. Наджарьян Т.А., Макарова Л.А., Казимирова Е.Г., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. Influence of the geometry on magnetic interactions in a retina fixator based on a magnetoactive elastomer seal Journal of Physics: Conference Series, 994, 012002 (год публикации - 2018)
10.1088/1742-6596/994/1/012002

3. Крамаренко Е.Ю., Казимирова Е.Г., Степанов Г.В., Алехина Ю.А., Наджарьян Т.А., Макарова Л.А., Перов Н.С. Silicon-Based Magnetoactive Elastomers: New Properties and New Applications XIV Andrianov Conference “Organosilicon Compounds. Synthesis, Properties, Applications”, June 3-6, 2018, Moscow, Russia, IL-4, p.27 (год публикации - 2018)

4. Алехина Ю.А., Макарова Л.А., Наджарьян Т.А., Перов Н.С., Степанов Г.В., Крамаренко Е.Ю. Взаимодействие магнитоактивных эластомеров с системами постоянных магнитов Сборник трудов XXIII Международной конференции НОВОЕ В МАГНЕТИЗМЕ И МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ, место издания МИРЭА - РТУ Москва, 2018, с. 68-69 (год публикации - 2018)

5. Наджарьян Т.А., Макарова Л.А., Алёхина Ю.А., Степанов Г.В., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. Моделирование поведения магнитоактивных эластомеров в магнитном поле постоянных магнитов методом конечных элементов Сборник трудов XXIII Международной конференции НОВОЕ В МАГНЕТИЗМЕ И МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ, место издания МИРЭА - РТУ Москва, 2018 (год публикации - 2018)

6. Алехина Ю.А., Макарова Л.А., Наджарьян Т.А., Перов Н.С., Степанов Г.В., Крамаренко Е.Ю. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАГНИТОАКТИВНЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ С МАГНИТНОТВЕРДЫМИ КОМПОЗИТНЫМИ ПЛОМБАМИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МАГНИТНОГО ФИКСАТОРА СЕТЧАТКИ ГЛАЗА Известия РАН. Серия физическая (год публикации - 2019)

7. Наджарьян Т., Костров С., Степанов Г., Крамаренко Е. Comparative analysis of fractional rheological models for the purposes of describing the mechanical response of magnetoactive elastomers in magnetic fields «Russian Conference on Magnetohydrodynamics» Пермь 19-21 июня 2018 г., С.92 (год публикации - 2018)

8. Казимирова Е.Г., Ширяев В.В., Лыскин П.В., Степанов Г.В., Крамаренко Е.Ю. Гидростатика силиконовой тампонады витреальной полости в аспекте возможности дополнительной механической фиксации сетчатки Sovremennye tehnologii v medicine, 10(4), 15-26 (год публикации - 2018)
10.17691/stm2018.10.4.0

9. Степанов Г.В., Наджарьян Т.А., Макарова Л.А., Алёхина Ю.А., Перов Н.С., Казимирова Е.Г., Крамаренко Е.Ю. Highly sensitive magnetoactive elastomers: from synthesis to physical properties and applications Кластер конференций 2018, Суздаль, Россия, 1-6 июля 2018, 14 (год публикации - 2018)

10. Алехина Ю.А., Макарова Л.А., Костров С.А.,Степанов Г.В., Казимирова Е.Г., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. Development of magnetoactive elastomers for sealing eye retina detachments Journal of Applied Polymer Science (год публикации - 2018)

11. Наджарьян Т.А., Макарова Л.А., Алехина Ю.А., Русакова Т.С., Степанов Г.В., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. Interaction of magnetoactive elastomers with various systems of permanent magnets 14th International conference on magnetic fluids. Book of Abstracts, 153 (год публикации - 2016)

12. Наджарьян Т.А., Алёхина Ю.А., Макарова Л.А., Степанов Г.В., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ С ОБРАЗЦОМ МАГНИТОАКТИВНОГО ЭЛАСТОМЕРА Сборник тезисов VII Всероссийской Каргинской конференции " Полимеры – 2017", Москва, 13-17 июня 2017 г., стендовые доклады, с.684 (год публикации - 2017)

13. Степанов Г.В., Наджарьян Т.А., Макарова Л.А., Алехина Ю.А., Сорокин В.В., Казимирова Е.Г., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. Магнитоактивные эластомеры: современное состояние и перспективы развития Сборник тезисов VII Всероссийской Каргинской конференции "Полимеры – 2017", Москва, 13-17 июня 2017 г., пленарные доклады., с. 4 (год публикации - 2017)

14. Наджарьян Т.А., Макарова Л.А., Алехина Ю.А., Перов Н.С., Казимирова Е.Г., Степанов Г.В., Крамаренко Е.Ю. Магнитоактивный эластомер как элемент фиксатора сетчатки глаза ХХ Зимняя школа по механике сплошных сред, 13-16 февраля, 2017 г., Пермь, Россия, с.237 (год публикации - 2017)

15. Сорокин В.В., Степанов Г.В., Шамонин М., Монкман Г.Дж., Крамаренко Е.Ю. Magnetorheological behavior of magnetoactive elastomers filled with bimodal iron and magnetite particles Smart Materials and Structures (год публикации - 2016)

16. Макарова Л.А., Наджарьян Т.А., Алехина Ю.А., Степанов Г.В., Казимирова Е.Г., Перов Н.С.,Крамаренко Е.Ю. Magnetoactive elastomer as an element of a magnetic retina fixator Smart Materials and Structures, v.26 , p. 095054 (год публикации - 2017)
10.1088/1361-665X/aa82e9

17. Крамаренко Е.Ю., Макарова Л.А., Наджарьян Т.А., Алехина Ю.А., Степанов Г.В., Казимирова Е.Г., Перов Н.С. New properties and applications of magnetoactive elastomers The 11th Japanese-Russian Workshop on “Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices, Awaji, Japan, 12-15 nobember 2017, p. 12 (год публикации - 2017)

18. Наджарьян Т.А., Алехина Ю.А., Макарова Л.А., Степанов Г.В., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. Modeling of the interaction between a magnetoactive elastomer sample and a system of magnets 3rd International Summer School and Workshop "Complex and Magnetic soft matter systems: physico-mechanical properties and structure", Дубна, Россия, 28-30 декабря 2017, с. 53 (год публикации - 2017)

19. Наджарьян Т.А., Алехина Ю.А., Макарова Л.А., Степанов Г.В., Перов Н.С., Крамаренко Е.Ю. Interaction parameters computation for a system of permanent magnets and magnetoactive elastomer sample Book of Abstracts of Moscow International Symposium on Magnetism (MISM-2017), Moscow, 1-5 July 2017, p. 509 (год публикации - 2017)

20. Казимирова Е., Ширяев В., Лыскин П., Крамаренко Е. Magnetic scleral buckling for treatment of retinal detachments with severe proliferative vitreoretinopathy ARVO Annual Meeting, May 7-11 2017, Baltimore, MD, 58, 4162 (год публикации - 2017)

21. Сорокин В.В., Беляева И.А., Шамонин М., Крамаренко Е.Ю. Magnetorheological response of highly filled magnetoactive elastomers from perspective of mechanical energy density: Fractal aggregates above the nanometer scale? PHYSICAL REVIEW E, v. 95, pp. 062501-1-062501-8 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevE.95.062501

22. Сорокин В.В., Беляева И.А., Шамонин М., Крамаренко Е.Ю. Magnetorheological response of highly filled magnetoactive elastomers from perspective of mechanical energy density Book of Abstracts of Moscow International Symposium on Magnetism (MISM-2017), Moscow, 1-5 July 2017, p. 671 (год публикации - 2017)

23. Алехина Ю.А., Макарова Л.А., Крамаренко Е.Ю., Наджарьян Т.А., Перов Н.С. The interaction of magnetorheological elastomers with the permanent magnets Тезисы докладов VII Байкальской Международной конференции "Магнитные материалы. Новые технологии.", 205-206 (год публикации - 2016)

24. Казимирова Е.Г., Ширяев В.В., Лыскин П.В., Крамаренко Е.Ю. Модификация эписклерального пломбирования для дополнительной механической фиксации сетчатки магнитным имплантатом со стороны витреальной полости (экспериментальное исследование) Вестник офтальмологии, том 5, с. 24-30 (год публикации - 2017)
10.17116/oftalma2017133524-30

25. Макарова Л.А., Алехина Ю.А., Русакова Т.С., Перов Н.С. Tunable properties of magnetoactive elastomers for biomedical applications Physics Procedia, v.82, pp. 38-45 (год публикации - 2016)
10.1016/j.phpro.2016.05.008

Публикации