Лаборатория новых биоматериалов

ORCID - 0000-0001-7477-3979

·         h-индекс РИНЦ – 11

·         h-индекс Scopus – 9

·         h-индекс WoS - 6

 ПРОЕКТЫ

- Разработка полимерного синтетического материала для створчатого аппарата протеза клапана сердца лепесткового типа;

-Создание прогностических алгоритмов для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний на основе машинного обучения;

- Работы по численному моделированию биомеханики каркасных, бесшовных малоинвазивных, в т.ч. транскатетерных медицинских изделий, на основе метода конечных элементов;

- Изучение молекулярных и клеточных факторов структурной дегенерации эпоксиобработанных биологических протезов клапанов сердца;

- Программное средство генерации дизайнов створчатых аппаратов протезов клапанов сердца;

В 2020-2022 гг сотрудники лаборатории приняли участие в разработке и выполнении комплексной доклинической оценки новых медицинских изделий, материалов, технологий модификации, используемых для создания кардиоваскулярных протезов.

С 2019 года по настоящее время сотрудники лаборатории ведут исследование по теме «Изучение молекулярных и клеточных аспектов дисфункций эпоксиобработанных протезов клапанов сердца» в рамках проектной группы «Исследование патогенетических аспектов развития специфических протезообусловленных осложнений, определение подходов к снижению риска повторных оперативных вмешательств и факторов, влияющих на прогноз у реципиентов биологических клапанов сердца». Исследование осуществляется в рамках государственного задания и посвящено изучению клеточно-опосредованных механизмов дегенерации ксеногенных биопротезов клапанов сердца.

Дополнительный акцент в исследованиях изделий для сердечно-сосудистой хирургии уделен численным методам – компьютерному моделированию: in silico изучению биомеханики биологических тканей, компонентов системы кровообращения и медицинских изделий, предназначенных для их реконструкции и протезирования с использованием метода конечных элементов и метода погруженной границы.

Кроме того, лаборатория активно развивает направление полуавтоматических и автоматических алгоритмов обработки медицинских изображений и данных: сегментирование, построение 3D моделей, выделение контуров, трекинг на основе машинных методов обучения.

В рамках направления исследования механизмов развития структурной клапанной дегенерации проводится исследование спектра гуморальных факторов реципиента (протеолитические ферменты, кальций-связывающие белки, компоненты системы комплемента и др.), ответственных за дегенерацию биопротезов клапанов сердца; изучение состава популяций иммунных клеток, формирующих воспалительные инфильтраты в тканях биопротезов клапанов сердца и отвечающих за структурную дегенерацию имплантатов. Изучается иммуногенность эпоксиобработанного биоматериала, используемого в производстве биопротезов клапанов сердца.

ГРАНТЫ

- РНФ № 18-75-10061 от 10.08.2018 «Исследование и реализация концепции роботизированного малоинвазивного протезирования клапана аорты», Е.А. Овчаренко;

- УМНИК 15968ГУ/2020 «Метод персонализированной реконструкции фиброзного кольца клапана сердца при ишемической митральной регургитации» , П.С. Онищенко;

- РФФИ 20-53-04032 от 27.04.2021 «Биосовместимые нанокомпозиты с улучшенным межфазным взаимодействием на основе термопластичных блок-сополимеров изобутилена и углеродных нанотрубок», М.А. Резвова;

- РНФ № 21-75-10128 от 29.07.2021 «Транскатетерный полимерный протез митрального клапана генеративного дизайна на основе машинного обучения», Е.А. Овчаренко.

- РНФ №21-75-10107 от 29.07.2021 «Мультидисциплинарный подход к профилактике протеолитической деградации эпоксиобработанных биологических протезов клапанов сердца, функционирующих в организме реципиента», А.Е. Костюнин

- РФФИ №20-415-420006 от 18.11.2019 Обоснование возможности применения новых композитов на основе блок-сополимеров изобутилена и стирола, инкорпорированных углеродными наноматериалами, в сердечно-сосудистой хирургии, М.А. Резвова

ПАТЕНТЫ

1. Программа для количественной оценки площади ткани, имеющей определенные плотностные характеристики в заданной области на dicom изображении

Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Онищенко П.С., Коков А.Н., Масенко В.Л.

2. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2021615382, 07.04.2021. Заявка № 2021612400 от 25.02.2021.

3. Персонифицированное кольцо-протез митрального клапана с переменной жесткостью

Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Стасев А.Н., Резвова М.А.

Патент на полезную модель 206723 U1, 23.09.2021. Заявка № 2021102936 от 08.02.2021.

4. Баллонный катетер имплантационный

Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Барбараш Л.С.

Патент на полезную модель RU 196245 U1, 21.02.2020. Заявка № 2019127149 от 27.08.2019.

5. Модели локализации стеноза на основе данных ангиографии

Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Скирневский И.П., Данилов В.В.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020613197, 11.03.2020. Заявка № 2020611881 от 25.02.2020.

6. Скрипт автоматического создания патчей из медицинских изображений в формате dicom

Онищенко П.С., Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020613282, 12.03.2020. Заявка № 2020611861 от 25.02.2020.

7. Пациент-специфическая адаптация геометрии кольца-протеза для аннулопластики, основанная на данных трехмерной эхокардиографии

Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Онищенко П.С.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2020616525, 18.06.2020. Заявка № 2020614872 от 15.05.2020.

8. Способ численного моделирования транскатетерной имплантации клапана сердца пациента

Ганюков В.И., Кочергин Н.А., Верещагин И.Е., Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю.

Патент на изобретение 2725917 C1, 07.07.2020. Заявка № 2019128550 от 11.09.2019.

9. Биологический сосудистый протез с усиливающим внешним каркасом

Резвова М.А., Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Барбараш Л.С.

Патент на изобретение 2731317 C1, 01.09.2020. Заявка № 2019119911 от 25.06.2019.

10. Протез клапана сердца для малоинвазивной бесшовной имплантации

Барбараш Л.С., Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Щеглова Н.В., Кудрявцева Ю.А.

Патент на полезную модель RU 187483 U1, 06.03.2019. Заявка № 2018125778 от 12.07.2018.

11. Организация интерфейса управления установкой термоэкструзионного армирования трубчатых объектов

Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Резвова М.А.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2019618348, 28.06.2019. Заявка № 2019617145 от 14.06.2019.

12. Программа считывания геометрии из stl-файла и воссоздание ее с известным количеством вершин, Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Захаров Ю.Н., Онищенко П.С.

13. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2019661363, 28.08.2019. Заявка № 2019660343 от 19.08.2019.

14. Макрос для полуавтоматического импорта данных результатов одноосного физико-механического анализа

Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2018615871, 17.05.2018. Заявка № 2018612974 от 28.03.2018.

15. Пакетная деперсонификация медицинских dicom-данных

Овчаренко Е.А., Ганюков В.И., Клышников К.Ю.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2018618030, 06.07.2018. Заявка № 2018615096 от 21.05.2018.

16. Устройство для имплантации биологических расширяемых протезов клапанов сердца, Барбараш Л.С., Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Стасев А.Н.

Патент на полезную модель RU 169559 U1, 22.03.2017. Заявка № 2016118437 от 11.05.2016.

ПУБЛИКАЦИИ

Исследования новых медицинских изделий, материалов, технологий

 1.1 Biomaterials Based on Carbon Nanotube Nanocomposites of Poly(styrene-b-isobutylene-b-styrene): The Effect of Nanotube Content on the Mechanical Properties, Biocompatibility and Hemocompatibility

Rezvova MA, Nikishau PA, Makarevich MI, Glushkova TV, Klyshnikov KY, Akentieva TN, Efimova OS, Nikitin AP, Malysheva VY, Matveeva VG, Senokosova EA, Khanova MY, Danilov VV, Russakov DM, Ismagilov ZR, Kostjuk SV, Ovcharenko EA.

Nanomaterials. 2022; 12(5):733

1.2.      A new nanocomposite copolymer based on functionalised graphene oxide for development of heart valves

Ovcharenko E.A., Seifalian A., Rezvova M.A., Klyshnikov K.Y., Glushkova T. V., Akenteva T.N., Antonova L. V., Velikanova E.A., Chernonosova V.S., Shevelev G.Y., Shishkova D.K., Krivkina E.O., Kudryavceva Y.A., Seifalian A.M., Barbarash L.S.

Sci. Rep. Т. 10. № 1. 2020. С. 5271.

1.3.      Biocompatible Nanocomposites Based on Poly(styrene-block-isobutylene-block-styrene) and Carbon Nanotubes for Biomedical Application

Rezvova M.A., Yuzhalin A.E., Glushkova T. V., Makarevich M.I., Nikishau P.A., Kostjuk S. V., Klyshnikov K.Y., Matveeva V.G., Khanova M.Y., Ovcharenko E.A.

Polymers (Basel). Т. 12. № 9. 2020. С. 2158.

1.4.      Polyisobutylene-based thermoplastic elastomers for manufacturing polymeric heart valve leaflets: in vitro and in vivo results

Ovcharenko E., Rezvova M., Nikishau P., Kostjuk S., Glushkova T., Antonova L., Trebushat D., Akentieva T., Shishkova D., Krivikina E., Klyshnikov K., Kudryavtseva Y., Barbarash L.

Appl. Sci. Т. 9. № 22. 2019. С. 4773.

1.5.      Перспективы использования триблок-сополимеров SIBS в кардиохирургии: in vitro и in vivo исследование в сравнении с ePTFE

Резвова М.А., Овчаренко Е.А., Никишев П.А., Костюк С.В., Антонова Л.В., Акентьева Т.Н., Глушкова Т.В., Великанова Е.Г., Шишкова Д.К., Кривкина Е.О., Клышников К.Ю., Кудрявцева Ю.А., Барбараш Л.С.

Вестник трансплантологии и искусственных органов. Т. 21. № 4. 2020. С. 67–80.

1.6.      Гидродинамическая эффективность бесшовного протеза клапана сердца

Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Кудрявцева Ю.А., Барбараш Л.С.

Вестник трансплантологии и искусственных органов. Т. 22. № 2. 2020. С. 117–124.

1.7.      Comparison of xenopericardial patches of different origin and type of fixation implemented for TAVI

Ovcharenko E.A., Klyshnikov K.U., Yuzhalin A.E., Savrasov G. V, Glushkova T. V, Vasukov G.U., Nushtaev D. V, Kudryavtseva Y.A., Barbarash L.S.

Int. J. Biomed. Eng. Technol. Т. 25. № 1. 2017. С. 44–59.

1.8.      Electromechanical properties of fibers produced from randomly oriented SWCNT films by wet pulling technique

Shandakov S.D., Kosobutsky A. V., Vershinina A.I., Sevostyanov O.G., Chirkova I.M., Russakov D.M., Lomakin M. V., Rybakov M.S., Glushkova T. V., Ovcharenko E.A., Zhilyaeva M.A., Nasibulin A.G.

Mater. Sci. Eng. B. Т. 269. 2021. С. 115178.

- Исследования в области дисфункции биопротезов клапанов сердца

2.1.      Degeneration of Bioprosthetic Heart Valves: Update 2020

Kostyunin A.E., Yuzhalin A.E., Rezvova M.A., Ovcharenko E.A., Glushkova T. V., Kutikhin A.G.J. Am. Heart Assoc. Т. 9. № 19. 2020.

2.2.      Ultrastructural Pathology of Atherosclerosis, Calcific Aortic Valve Disease, and Bioprosthetic Heart Valve Degeneration: Commonalities and Differences

Kostyunin A., Mukhamadiyarov R., Glushkova T., Bogdanov L., Shishkova D., Osyaev N., Ovcharenko E., Kutikhin A.

Int. J. Mol. Sci. Т. 21. № 20. 2020. С. 7434.

2.3.      Development of calcific aortic valve disease: Do we know enough for new clinical trials?

Kostyunin A.E., Yuzhalin A.E., Ovcharenko E.A., Kutikhin A.G.

J. Mol. Cell. Cardiol. Т. 132. 2019. С. 189–209.

2.4  Early Postoperative Immunothrombosis of Bioprosthetic Mitral Valve and Left Atrium: A Case Report.

Kostyunin A., Glushkova T., Stasev A., Mukhamadiyarov R., Velikanova E., Bogdanov L., Sinitskaya A., Asanov M., Ovcharenko E., Barbarash L., Kutikhin A.

Int. J. Mol. Sci. T. 23. № 12. 2022. С. 6736.

- Исследования in silico по изучению биомеханики медицинских изделий

3.1.      Finite Element Analysis-Based Approach for Prediction of Aneurysm-Prone Arterial Segments

Dolgov V.Y., Klyshnikov K.Y., Ovcharenko E.A., Glushkova T. V, Batranin A. V, Agienko A.S., Kudryavtseva Y.A., Yuzhalin A.E., Kutikhin A.G.

J. Med. Biol. Eng. Т. 39. № 1. 2019. С. 102–108.

3.2.      Computer-aided design of the human aortic root

Ovcharenko E.A., Klyshnikov K.U., Vlad A.R., Sizova I.N., Kokov A.N., Nushtaev D.V., Yuzhalin A.E., Zhuravleva I.U.

Comput. Biol. Med. Т. 54. 2014. С. 109–115.

3.3.      Исследование биомеханики створчатого аппарата протеза клапана сердца методом численного моделирования

Клышников К.Ю., Онищенко П.С., Овчаренко Е.А.Современные технологии в медицине. Т. 14. № 2. 2022. С. 6–15.

3.4.      Численная оценка анатомии фиброзного кольца митрального клапана в норме и при патологии по данным трехмерной эхокардиографии

Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Сизова И.Н., Кондюкова Н.В., Барбараш Л.С.

Патология кровообращения и кардиохирургия. Т. 25. № 2. 2021. С. 50–59.

3.5.      Механизм травмы сосуда при транскатетерном протезировании клапана аорты

Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Шилов А.А., Кочергин Н.А., Резвова М.А., Беликов Н.В., Ганюков В.И.

Современные технологии в медицине. Т. 13. № 3. 2021. С. 6–14.

3.6.      Зависимость механических свойств протеза-кольца для аннулопластики митрального клапана от режимов термической обработки

Клышников К.Ю., Глушкова Т.В., Щеглова Н.А., Костельцев А.В., Овчаренко Е.А.

Вестник трансплантологии и искусственных органов. Т. 22. № 1. 2020. С. 72–78.

Отдел экспериментальной медицины