Forskere laver nanoplaster til hjertet

Når du får et hjerteanfald, en del af dit hjerte dør. Nerveceller i hjertets væg og en særlig klasse af celler, der spontant udvider sig og trækker sig sammen – holder hjertet slå i perfekt synkronicitet – går tabt for altid. Kirurger kan ikke reparere det berørte område. Det er som om, når man bliver konfronteret med en vej fyldt med huller, du opgiver det, der er der og bygger en ny vej i stedet for.

Det er overflødigt at sige, dette er en groft ineffektiv måde at behandle det nok vigtigste organ i den menneskelige krop på. Den bedste tilgang ville være at finde ud af, hvordan man genopliver det døde område, og i denne søgen, en gruppe forskere ved Brown University og i Indien kan have et svar.

Forskerne vendte sig mod nanoteknologi. I et laboratorium, de byggede en stillads-lignende struktur bestående af kulstof nanofibre og en regeringsgodkendt polymer. Tests viste, at det syntetiske nanoplaster regenererede naturlige hjertevævsceller - kaldet kardiomyocytter - såvel som neuroner. Kort sagt, testene viste, at en død del af hjertet kan bringes til live igen.

"Hele denne idé er at placere noget, hvor dødt væv skal hjælpe med at regenerere det, så du til sidst får et sundt hjerte, " sagde David Stout, en kandidatstuderende ved School of Engineering i Brown og hovedforfatteren af ​​papiret udgivet i Acta Biomaterialia .

Tilgangen, hvis det lykkes, ville hjælpe millioner af mennesker. I 2009 omkring 785, 000 amerikanere fik et nyt hjerteanfald forbundet med svaghed forårsaget af den arrede hjertemuskel fra et tidligere hjerteanfald, ifølge American Heart Association. Lige så ildevarslende, en tredjedel af kvinderne og en femtedel af mændene, der har oplevet et hjerteanfald, vil få endnu et inden for seks år, tilføjede forskerne, med henvisning til American Heart Association.

Det unikke ved eksperimenterne på Brown og på India Institute of Technology Kanpur er, at ingeniørerne brugte kulstof nanofibre, spiralformede rør med diametre mellem 60 og 200 nanometer. Kulstof nanofibrene fungerer godt, fordi de er fremragende ledere af elektroner, udfører den slags elektriske forbindelser, hjertet er afhængigt af for at holde et stabilt slag. Forskerne syede nanofibrene sammen ved hjælp af en polymælke-co-glykolsyre-polymer til at danne et maske, der var omkring 22 millimeter langt og 15 mikrometer tykt og ligner "et sort båndhjælpemiddel, " sagde Stout. De lagde nettet på et glassubstrat for at teste, om kardiomyocytter ville kolonisere overfladen og vokse flere celler.

I test med kulstofnanofibre på 200 nanometer i diameter podet med kardiomyocytter, fem gange så mange hjertevævsceller koloniserede overfladen efter fire timer end med en kontrolprøve, der kun bestod af polymeren. Efter fem dage, overfladens tæthed var seks gange større end kontrolprøven, rapporterede forskerne. Neurondensiteten var også fordoblet efter fire dage, tilføjede de.

Stilladset fungerer, fordi det er elastisk og holdbart, og kan således udvide sig og trække sig sammen ligesom hjertevæv, sagde Thomas Webster, lektor i teknik og ortopædi ved Brown og den tilsvarende forfatter på papiret. Det er på grund af disse egenskaber og kulstofnanofibrene, at kardiomyocytter og neuroner samles på stilladset og afføder nye celler, reelt regenerer området.

Forskerne ønsker at tilpasse stilladsmønsteret for bedre at efterligne hjertets elektriske strøm, samt bygge en in vitro-model for at teste, hvordan materialet reagerer på hjertets spænding og slagregime. De vil også sikre sig, at de kardiomyocytter, der vokser på stilladserne, er udstyret med de samme evner som andre hjertevævsceller.