Cerotto rivestito con cellule cardiache


Cerotto rivestito con cellule cardiache

Bioingegneri hanno creato un prototipo di cerotto, rivestito con cellule cardiache che produce le medesime funzioni del tessuto cardiaco. Esso resiste alle esigenze meccaniche e imita le proprietà di segnalazione elettrica del cuore.

I bioingegneri del Trinity College di Dublino, in Irlanda, hanno sviluppato un prototipo di cerotto che produce le medesime funzioni cruciali del tessuto cardiaco. Questo particolare cerotto resiste alle esigenze meccaniche e imita le proprietà di segnalazione elettrica che consentono ai nostri cuori di pompare il sangue ritmicamente attorno ai nostri corpi. Il loro lavoro essenzialmente ci porta ad un passo in avanti verso un design funzionale che potrebbe riparare un cuore leso.

Secondo le statistiche, nell'Unione Europea un uomo su sei e una donna su sette subiranno un infarto ad un certo punto della loro vita. In tutto il mondo, le malattie cardiache uccidono più donne e uomini, indipendentemente dalla razza, rispetto a qualsiasi altra malattia.

I cerotti cardiaci, rivestiti con cellule cardiache, possono essere applicati chirurgicamente per ripristinare il tessuto cardiaco nei pazienti a cui è stato rimosso il tessuto danneggiato dopo un infarto e per riparare i difetti cardiaci congeniti nei neonati e nei bambini. Alla fine, tuttavia, l'obiettivo è quello di creare cerotti privi di cellule in grado di ripristinare il battito sincrono delle cellule cardiache, senza compromettere il movimento del muscolo cardiaco.

I bioingegneri riportano il loro lavoro, che ci avvicina di un passo a tale realtà, sulla rivista Advanced Functional Materials. (1)

Il dottor Michael Monaghan, (2) assistente professore ordinario di ingegneria biomedica presso il Trinity College Dublin, e autore senior del documento, ha dichiarato: «nonostante alcuni progressi nel settore, le malattie cardiache rappresentano ancora un enorme onere per i nostri sistemi sanitari e la qualità della vita dei pazienti in tutto il mondo. Ci riguardano tutti direttamente o indirettamente attraverso la famiglia e gli amici. Di conseguenza, i ricercatori sono continuamente alla ricerca di sviluppare nuovi trattamenti che possono includere terapie con cellule staminali, iniezioni di gel biomateriale e dispositivi di assistenza. Il nostro è uno dei pochi studi che analizza un materiale tradizionale. Attraverso un design efficace ci consente di imitare il movimento meccanico del cuore dipendente dalla direzione, che può essere sostenuto ripetutamente. Ciò è stato ottenuto attraverso un nuovo metodo chiamato “scioglimento dell'elettrocrito”. Inoltre, attraverso una stretta collaborazione con i fornitori situati a livello nazionale, siamo stati in grado di personalizzare il processo in base alle nostre esigenze di progettazione.»

Questo lavoro è stato eseguito nel Trinity Center for Biomedical Engineering, con sede presso il Trinity Biomedical Sciences Institute in collaborazione con Spraybase®, una consociata di Avectas Ltd. È stato finanziato da Enterprise Ireland attraverso l'Innovation Partnership Program (IPP).

Il dottor Gillian Hendy, direttore di Spraybase® è coautore del documento. Il dottor Hendy ha elogiato il team di Trinity per il lavoro completato e i progressi fatti sul sistema Spraybase® Melt Electrowriting (MEW). Il successo ottenuto dal team evidenzia le potenziali applicazioni di questa nuova tecnologia nel campo cardiaco e cattura in modo succinto i vantaggi del settore e della collaborazione accademica, attraverso piattaforme come l'IPP.

L'ingegnerizzazione di materiali sostitutivi per il tessuto cardiaco è una sfida poiché si tratta di un organo in costante movimento e contrazione. Le esigenze meccaniche del muscolo cardiaco (miocardio) non possono essere soddisfatte utilizzando polimeri termoplastici a base di poliestere, che sono prevalentemente le opzioni approvate per le applicazioni biomediche. Tuttavia, la funzionalità dei polimeri termoplastici potrebbe essere sfruttata dalla sua geometria strutturale. I bioingegneri hanno quindi iniziato a creare una patch che potesse controllare l'espansione di un materiale in più direzioni e sintonizzarla utilizzando un approccio di progettazione ingegneristica.

I cerotti sono stati fabbricati mediante electrowriting per fusione - una tecnologia chiave di Spraybase® - che è riproducibile, accurata e scalabile. I cerotti sono stati inoltre rivestiti con il polipirrolo polimerico elettroconduttivo per fornire conducibilità elettrica mantenendo la compatibilità cellulare. Il cerotto ha resistito a uno stiramento ripetuto, che è una preoccupazione dominante per i biomateriali cardiaci e ha mostrato una buona elasticità, per imitare accuratamente quella proprietà chiave del muscolo cardiaco.

Il professor Michael Monaghan ha aggiunto: «in sostanza, il nostro materiale risponde a molti requisiti. Il materiale sfuso è attualmente approvato per l'uso con dispositivi medici, il design è adatto al movimento del cuore di pompaggio ed è stato funzionalizzato per accogliere la segnalazione tra i tessuti contrattili isolati. Questo studio attualmente riporta lo sviluppo del nostro metodo e design, ma ora non vediamo l'ora di promuovere la prossima generazione di design e materiali con l'obiettivo finale di applicare questa patch come terapia per un infarto.»

La dottoressa Dinorath Olvera, (3) Trinity, prima autrice dell'articolo, ha aggiunto: «i nostri cerotti elettroconduttivi supportano la conduzione elettrica tra tessuti biologici in un modello ex vivo. Questi risultati rappresentano quindi un passo significativo verso la generazione di un cerotto bioingegnerizzato in grado di ricapitolare aspetti del tessuto cardiaco, vale a dire il suo movimento meccanico e la segnalazione elettrica.»

Riferimenti:

(1) Electroconductive Melt Electrowritten Patches Matching the Mechanical Anisotropy of Human Myocardium

(2) Michael Monaghan

(3) Dinorath Olvera Ramos

Descrizione foto: la patch del prototipo. - Credit: Dottor Gillian Hendy.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Bioengineers take step towards being able to mend a broken heart

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