A betegség ismert más néven is: az artériák megkeményedése egy gyakori vérkeringési probléma, melynek során a beszűkült artériák a végtagok vérátáramlását csökkentik. A kórkép veszélyes előjele a vaszkuláris (ér eredetű) betegségeknek, a szívinfarktusnak és a stroke-nak, és progressziója a végtagok elvesztésével, vagy halállal járhat.
Bár jónéhány kezelési módja van a perifériás artériás betegségnek – ballonos angioplasztika, stent beültetés és bypass műtét -, az utóbbi kettő során alkalmazott eszközök igen gyakran okoznak trombózist, amikor az erekben vérrögök zárják el a véráram útját és ezzel komoly komplikációkat okoznak.
A kaliforniai UCLA Egyetem mérnökei és orvosai már dolgoznak egy olyan PAD-kezelésre alkalmas eszköz kifejlesztésén, amely képes megakadályozni a trombózis kialakulását a kisebb átmérőjű vérerekben. Kutatásuk elsősorban a stentekre koncentrálódik, melyek anyagai a Nitinol nevű, nikkel és titán ötvözetet tartalmazzák, egy szuper rugalmas anyagot, amely képes deformálódni, majd eredeti alakját hő hatására visszanyerni. Felismerve az ebben a kutatásban rejlő majdani lehetőségeket, a kutatócsoport nemrég nyert el egy egymillió dollár értékű támogatást.
Az UCLA gépész- és repülésipari mérnök professzora és egyben a kutatócsoport vezetője szerint az elmúlt 5-10 éven át mind a mai napig egy vékony filmrétegű nitinollal dolgoztak. A nitinolt az 1960-as években fedezték fel, amely egy alakmegőrző anyag. Akkor a tudósok azt hitték róla, hogy forradalmasítani fogja a mérnöki területet. 1985-ig ez azonban nem következett be, csak ekkor kezdtek el úgy gondolkodni róla, mint olyan anyagról, amely stentekhez valószínűleg nagyszerűen használható lenne. Az ok, amiért szívesen kezdték el használni stent fedőanyagaként, az volt, hogy nagyon nagy mértékben meghajlíthatták, de akkor is visszanyerte eredeti alakját. Más anyagok - mint pl. a sebészeti acél - nem képesek ilyen nagymértékű alakvisszanyerésre és ezáltal nem is használhatóak nagyon sok szélességfeszítő (érfaltágító) eszköz fedőanyagaként.
A 2000-es évek elején a professzor kutatócsoportja véletlenül bukkant rá arra a módra, hogyan kell általuk nagyon magas minőségűnek tartott, egységes összetételű nitinolt gyártani. Ez volt a vékony filmrétegű nitinol gyártásának kezdete. A tudósok nem voltak biztosak abban, hogy hol tudják majd alkalmazni ezt a szokatlan, ismeretlen anyagot, egészen addig, amíg az UCLA orvosai közül bele nem futottak egy gyermek-kardiológusba, aki rögtön rájött, a vékony filmrétegű nitinol milyen ígéretes anyag intravaszkuláris és vaszkuláris alkalmazásokhoz. A mérnökök és az orvosok ekkor kezdtek közösen hozzá stentek és szívbillentyűk esetében a vékony filmrétegű nitinol alkalmazásához.
Először olyan stentek gyártását vizsgálták meg, amelyek a külső felszínükön tartalmaztak vékony filmrétegű nitinolt. Eredetileg ezeket a kutatócsoport idegrendszeri érbetegségek kezeléséhez szánta. De azután felfedezték, hogy a vékony filmrétegű nitinol, amely csak 5 mikron (ezredmilliméter) vastagságú – összehasonlítva a kereskedelmi forgalomban kapható stentekkel, amelyek burkolata 100 mikron vastagságú – sokkal kisebb csövekbe, vagy katéterekbe is behelyezhető és így sokkal kisebb átmérőjű vérerekben is használni tudják, olyanokban is, mint amilyenek a végtagokban találhatóak.
Miközben ez a felfedezés nagy jótétemény volt a véráramlás kezelésében, a fő probléma a PAD betegségek kezelésében továbbra is a trombózis volt. Tesztelés során a kutatócsoport hamarosan arra jött rá, hogy az új stentjük számos olyan tulajdonsággal bír, amelyek felvehetik a harcot a trombózissal.
Amikor egy vérér megsérül, a szervezet trombocitákat használ vérrögök képzéséhez, annak megakadályozására, hogy további vérveszteség keletkezzen. Kezdetben a kutatók úgy ítélték meg, hogy a vékony filmrétegű nitinol felszínén alakulnak ki vérrögök, legalábbis állatokon folytatott kísérletek ezt igazolták. A mérnök professzor egyik tanítványa azonban átnézte a kutatási eredmények leírását és rájött, hogy a trombózis az anyag felszínének hidrofób (víztaszító) természetéhez kapcsolódik. Megvizsgálta a filmréteget és úgy ítélte meg, hogy enyhén hidrofób.
A hidrofób tulajdonság azt jelenti, hogy ha valaki a felszínre egy vízcseppet helyez, abból gyöngycsepp keletkezik, ugyanúgy, mint a frissen viaszolt autókarosszérián. Ez azonban nem kívánatos a trombózis csökkentésében, ezért a tudósok el akarták érni, hogy a nitinol felszíne hidrofil (vízzel elegyedő, nedvességfelszívó) legyen, azaz pont a hidrofób ellenkezője. A kutatócsoport egy részletesen kidolgozott vizsgálatba kezdett, amelynek az volt a célja, hogy különböző kezelési módokat tárjanak fel, amelyek segítségével a vékony filmrétegű nitinol felszíni struktúráját módosítani tudják. Egy ilyen vizsgálat során ugyanaz a tanítvány, aki a nitinol filmréteg felszíni víztaszító tulajdonságára rájött, felfedezett egy kezelési eljárást, amely szuper-hidrofillá tette a nitinol filmréteg felszínét, ami azt jelentette, hogy a nedvesedési határszög nullára csökkent és egyáltalán nincs gyöngycsepp a felszínen.
A kutatócsoport in-vitro (kémcsöves) vizsgálatokat is lefolytatott, hogy lássa, vajon a vértrombociták az újfajta vegyi eljárással kezelt anyag felszínéhez hozzátapadnak-e. A teszt sikeres volt: gyakorlatilag semmennyi trombocita nem tapadt meg. Ugyanakkor azt is realizálták, hogy a kémcsöves tesztelés egyedül nem győzné meg az orvostudomány szakembereit arról, hogy az ő anyaguk határozottan nem-trombogén.
A nemrég megítélt 1 millió dolláros támogatással újra el tudják kezdeni az állatokon való tesztelést és azt már most látják, hogy ez a nitinol filmréteg patentált (hőkezeléssel bevont) marad. A kutatócsoport tagjai megértik, hogy nagyon kevés - ha egyáltalán van – olyan bevonattal ellátott stent van forgalomban, amelyek 3-4 milliméter átmérőjű vérerekbe helyezve patentáltak maradnak és tudják, hogy statisztikailag is bizonyítaniuk kell, hogy az ő anyaguk hosszabb ideig marad patentált, mint más egyéb, kereskedelmi forgalomban kapható anyag. „Ha erre képesek leszünk, akkor lesz valamink, amivel eléggé drámai módon megrázhatjuk a világot.”- kommentálta a kutatást vezető professzor. „Miközben nagyon optimisták vagyunk azzal kapcsolatosan, hogy felfedezésünk működni fog, azzal is tisztában vagyunk, hogy a biológia nem mindig úgy működik, ahogyan azt mi szeretnénk.”
A kutatócsoport gyermek-kardiológus tagja szerint a PAD (perifériás artériás betegség) hatalmas probléma. Ha képesek lennének haladást elérni ezen a területen, az amerikaiak millióinak segítene. A kutatócsapat számára a projekt legizgalmasabb aspektusa az elérhető hatás maga, és remélik, hogy hasonló vékony filmrétegű technológia alkalmazásával fognak stenteket gyártani, amelyek a koszorúér betegségekben szenvedő felnőttek és a tüdőeres és artériás betegségekben szenvedő gyermekek számára lesznek hasznosak.
