Et hjerteslag væk? Hybridplaster kunne erstatte transplantationer

Fordi hjerteceller ikke kan formere sig, og hjertemuskler indeholder få stamceller, hjertevæv er ude af stand til at reparere sig selv efter et hjerteanfald. Nu sætter forskere fra Tel Aviv Universitet bogstaveligt talt en ny guldstandard inden for hjertevævsteknik.

Dr. Tal Dvir og hans kandidatstuderende Michal Shevach fra TAU's Institut for Bioteknologi, Institut for Materialevidenskab og Teknik, og Center for Nanovidenskab og Nanoteknologi, har udviklet sofistikerede mikro- og nanoteknologiske værktøjer – i størrelse fra en milliontedel til en milliardtedel meter – for at udvikle funktionelle erstatninger for beskadiget hjertevæv. Søger efter innovative metoder til at genoprette hjertefunktionen, især hjerte-"plastre", der kunne transplanteres ind i kroppen for at erstatte beskadiget hjertevæv, Dr. Dvir slog bogstaveligt talt guld. Han og hans team opdagede, at guldpartikler er i stand til at øge ledningsevnen af ​​biomaterialer.

I en undersøgelse offentliggjort af Nano bogstaver , Dr. Dvirs team præsenterede deres model for en overlegen hybrid hjerteplaster, som inkorporerer biomateriale høstet fra patienter og guld nanopartikler. "Vores mål var todelt, " sagde Dr. Dvir. "For at konstruere væv, der ikke ville udløse et immunrespons hos patienten, og at fremstille et funktionelt plaster, der ikke er behæftet med signal- eller ledningsevneproblemer."

Et stillads til hjerteceller

Hjertevæv er konstrueret ved at tillade celler, taget fra patienten eller andre kilder, at vokse på et tredimensionelt stillads, ligner kollagengitteret, der naturligt understøtter cellerne i hjertet. Over tid, cellerne samles og danner et væv, der genererer sine egne elektriske impulser og udvider og trækker sig spontant sammen. Vævet kan derefter implanteres kirurgisk som et plaster for at erstatte beskadiget væv og forbedre hjertefunktionen hos patienter.

Ifølge Dr. Dvir, den seneste indsats i den videnskabelige verden fokuserer på brugen af ​​stilladser fra grisehjerter til at forsyne kollagennettet, kaldet den ekstracellulære matrix, med det mål at implantere dem i menneskelige patienter. Imidlertid, på grund af rester af antigener såsom sukker eller andre molekyler, de menneskelige patienters immunceller vil sandsynligvis angribe dyrematrixen.

For at imødegå dette immunogene respons, Dr. Dvirs gruppe foreslog en ny tilgang. Fedtvæv fra en patients egen mave kunne nemt og hurtigt høstes, dets celler fjernes effektivt, og den resterende matrix bevares. Dette stillads fremkalder ikke et immunrespons.

Brug af guld til at skabe et hjertenetværk

Det andet dilemma, at etablere funktionelle netværkssignaler, blev kompliceret af brugen af ​​den humane ekstracellulære matrix. "Konstruerede patches etablerer ikke forbindelser med det samme, " sagde Dr. Dvir. "Biomateriale høstet til en matrix har en tendens til at være isolerende og dermed forstyrrende for netværkssignaler."

På hans laboratorium for vævsteknik og regenerativ medicin, Dr. Dvir udforskede integrationen af ​​guldnanopartikler i hjertevæv for at optimere elektrisk signalering mellem celler. "For at løse vores elektriske signaleringsproblem, vi deponerede guldnanopartikler på overfladen af ​​vores patienthøstede matrix, 'dekorering' af biomaterialet med ledere, " sagde Dr. Dvir. "Resultatet var, at det ikke-immunogene hybridplaster trak sig pænt sammen på grund af nanopartiklerne, overføre elektriske signaler meget hurtigere og mere effektivt end ikke-modificerede stilladser."

Foreløbige testresultater af hybridplasteret i dyr har været positive. "Vi skal nu bevise, at disse autologe hybride hjerteplastre forbedrer hjertefunktionen efter hjerteanfald med minimal immunrespons, " sagde Dr. Dvir. "Så planlægger vi at flytte det til store dyr og derefter, til kliniske forsøg."