Oamenii de știință inventează mușchii din cutia de pulverizare

Pasul spre inima artificială: mușchii din recipientul de pulverizare

Aproximativ unu până la două procente din populația adultă din țările dezvoltate suferă de insuficiență cardiacă severă (insuficiență cardiacă). Dacă este posibil, o inimă donator este transplantată la pacienții în stadiu final. Deseori, însă, nu există un organ adecvat. O inimă artificată ar putea fi mântuirea. Cu toate acestea, pentru a recrea organul complex în laborator, ar trebui mai întâi să se cultive țesuturi complexe. Cercetătorii s-au apropiat de acest obiectiv: au folosit un proces de pulverizare pentru a produce fibre musculare funcționale.

Una dintre cele mai frecvente boli care provoacă moartea

Insuficiența cardiacă (insuficiența cardiacă) este una dintre cele mai frecvente boli fatale. Ca urmare a acestei boli, inima nu mai este capabilă să furnizeze corpului suficiente sânge și oxigen. În ultimii ani, au fost raportate din când în când noi metode de tratare a insuficienței cardiace care pot crește rezistența și performanța. Dar, deoarece inima slăbește și amenință să eșueze, transplantul de inimă este singurul tratament care poate salva viața pacientului critic. Cu toate acestea, nu este întotdeauna disponibil un organ adecvat. O inimă artificată ar putea fi mântuirea. Cercetătorii elvețieni de la Institutul federal de testare și cercetare a materialelor (Empa) s-au apropiat de acest obiectiv.

Oricine se bazează pe un transplant din cauza insuficienței cardiace, trebuie să sporească speranța unui organ de donator adecvat. Ideal ar fi o inimă artificială. Cercetătorii au venit cu un pas mai aproape de asta. Ei au folosit un proces de pulverizare pentru a dezvolta fibrele musculare. (Imagine: psdesign1 / fotolia.com)

Organul artificial în insuficiența cardiacă

Cei care se bazează pe un transplant din cauza insuficienței cardiace trebuie să sporească speranța unui organ donator adecvat. O alternativă elegantă ar fi o inimă artificială, care nu declanșează nici o reacție de respingere în organism după implantare.

Proiectul "Zurich Heart" al asociației de cercetare University Medicine Zurich, din care Empa este partener, dezvoltă în prezent o astfel de inimă artificială.

Pentru ca pompa din laborator să fie acceptată de organism, ar trebui să fie învelită în țesuturi umane și căptușită, ca o mantaua de invizibilitate.

Cu toate acestea, creșterea țesuturilor funcționale multistrat este încă o provocare majoră în domeniul inevitabil al ingineriei tisulare..

Cercetătorii de la Empa au reușit acum să crească celule într-un cadru tridimensional din plastic în fibre musculare.

Fibrele musculare asigură stabilitatea și flexibilitatea inimii care bate în mod constant

"Inima umană este compusă în mod natural din mai multe straturi de țesuturi diferite", explică Lukas Weidenbacher din departamentul Empa Biomimetic Membranes and Textiles din St. Gallen într-o declarație.

Fibrele musculare din căptușeală joacă un rol crucial aici, deoarece ele asigură stabilitatea și flexibilitatea inimii bate în mod constant.

Cultivarea fibrelor musculare multistrat, cu toate acestea, este dificilă deoarece celulele trebuie mai întâi plasate într-un cadru spațial.

"Deși este posibil să se producă structuri plastice tridimensionale care sunt foarte asemănătoare cu țesuturile umane, cum ar fi așa-numitele electrospinning", a spus Weidenbacher.

Aici, polimerii lichizi sunt filați sub formă de fire de țesut sub formă de țesut natural. Solvenții nocivi care sunt necesari pentru această metodă, totuși, sunt otrava pentru celulele sensibile.

Protecție subțire

Cercetătorii Empa au împachetat celulele prețioase în capsule protectoare. O coajă de gelatină conține câte una până la două celule fiecare. Aceasta protejează celulele de solvenți.

O tehnică specială de pulverizare, electrospray, permite ca capsulele să fie introduse în porii schelei. "Pulverizarea poate supraviețui celulelor protejate în acest fel foarte bine", explică omul de știință.

Odată ce celulele s-au stabilit la locul țintă, capsula de gelatină se dizolvă în câteva minute.

Cu ajutorul microscopului electronic de scanare, imaginile celulelor din cuibul lor plastic arată că odată ce capsulele sunt dizolvate, celulele progenitoare imature încep să se combine și se maturează în fibre musculare alungite.

La final, ar trebui să se creeze o structură care să fie la fel de similară cu cea a țesutului muscular natural. Deoarece inima artificiala este inundata permanent de sange, este important ca suprafetele sunt proiectate astfel incat sa nu formeze cheaguri, spune Weidenbacher.

Invizibil pentru organism

Pentru seria de experimente, cercetătorii au folosit celule musculare imature de pe o linie celulară de șoarece. Celulele progenitoare s-au diferențiat în schele și au produs proteine ​​care se găsesc de obicei în mușchi.

Totuși, inima artificială implantabilă va fi în viitor echipată cu celule care provin de la pacientul însuși. Astfel, o inimă personală ar putea fi crescută pentru cei afectați, care rămân "invizibili" pentru apărarea organismului. (Ad)