Forskere lægger grundlaget for næste generation af aortatransplantater

En ny undersøgelse af forskere ved McGill University har målt de dynamiske fysiske egenskaber ved den menneskelige aorta, at lægge grundlaget for udviklingen af ​​transplantater, der er i stand til at efterligne den native adfærd i menneskekroppens største arterie.

Marco Amabili, en professor i Canada Research Chair i McGill's Department of Mechanical Engineering og hans team brugte deres eksperimentelle design til at fastslå, hvordan Dacron transplanterer, bruges som vaskulære proteser til at erstatte defekte aortaer, måle sig med de rigtige. polyesterpodninger, de fandt, er ekstremt stive og udvider sig ikke, når hjertet skubber blod igennem dem.

"Fordi transplantaterne slet ikke udvider sig, de fremkalder adskillige kardiovaskulære problemer for patienter, " sagde Amabili. "Det svarer til at implantere en syg aorta i stedet for en sund."

Forskerne brugte lasere til at måle den dynamiske forskydning af menneskelige aorta - hentet fra hjerter høstet til transplantationer - fastgjort til en modelcirkulationsløkke designet til at efterligne den pulserende blodstrøm genereret af hjerteslag.

Resultaterne, for nylig offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang X , viste, at en aortas ekspansionskapacitet varierer meget med alderen - aortaer hos yngre donorer kunne udvide sig til omkring 10 % af deres omkreds, mens ældre donorers aorta kun kunne udvide sig op til 2 %. Udvidelsen har en lille forsinkelse i forhold til det pulserende tryk, hvilket gør blodgennemstrømningen mere ensartet; denne forsinkelse aftager med alderen.

"Den dynamiske adfærd af den menneskelige aorta var dårligt forstået. Det, vi vidste, blev opnået ved hjælp af invasive katetre til at indsamle ultralydsmålinger af aortas bevægelse hos mennesker, mens deres blodtryk blev målt, så dataene var begrænset til hviletilstande, " sagde Amabili, som også er undersøgelsens seniorforfatter. "Vores eksperimenter var i stand til at simulere virkningerne af blodtryk og flow på aorta for at forstå, hvordan den reagerer i både hviletilstand eller under tung træning."

Undersøgelsen vil give afgørende information om de materialer, der er nødvendige for at designe en ny generation af aortaproteser med lignende biomekaniske egenskaber som menneskets aorta.

"Denne forskning kunne i høj grad forbedre patienternes livskvalitet, især for dem, der får implanteret transplantater i en ung alder, fordi de vil gennemgå en efterfølgende operation hele livet for at erstatte transplantaterne, når de begynder at svigte, " forklarede Isabella Bozzo, en tidligere kandidatstuderende i Amabilis laboratorium og medforfatter på papiret. "Disse operationer er ekstremt invasive, og genopretningen er smertefuld, så vi ønsker at udvikle transplantater, der vil give dem den bedste chance for succes, ved at minimere fremtidig kirurgi og gengive hæmodynamikken i sunde aortaer. "

Udvidelse af viden om dynamikken i den menneskelige aorta bør også give uvurderlige ledetråde til at forstå udviklingen og progressionen af ​​adskillige vaskulære patologier såsom aterosklerotisk plak, aortaaneurismer og dissektioner.