Nanorørfibre testes som en måde at genoprette elektrisk sundhed for hjerter

Rice University og Texas Heart Institute forskere studerer brugen af ​​bløde, fleksible fibre lavet af carbon nanorør for at genoprette elektrisk ledningsevne til beskadiget hjertevæv.

Med støtte fra American Heart Association, disse institutioner vil teste fibrernes evne til at bygge bro over elektriske huller i væv forårsaget af hjertearytmier, der påvirker mere end 4 millioner amerikanere hvert år.

Et bankende hjerte styres af elektriske signaler, der får dets væv til at trække sig sammen og slappe af. Ar i hjertevæv leder lidt eller ingen elektricitet. Blød, stærkt ledende fibre giver en måde at omgå disse huller.

"De er som forlængerledninger, "sagde Mehdi Razavi, direktør for elektrofysiologisk klinisk forskning ved Texas Heart Institute og projektets ledende efterforsker. "De giver os mulighed for at afhente ladning fra den ene side af arret og levere det til den anden side. I det væsentlige, vi kortslutter kortslutningen. "

Nanorørfibrene udviklet på Rice af kemikeren og kemiingeniøren Matteo Pasquali er omkring en fjerdedel af tykkelsen af ​​et menneskehår. Men selv et tommer langt stykke af materialet indeholder millioner af nanorør, mikroskopiske cylindre af rent kulstof opdaget i begyndelsen af ​​1990'erne.

Selvom fibrene blev udviklet til at erstatte miles af kabler i kommercielle fly for at spare vægt, deres potentiale for medicinske anvendelser blev hurtigt tydeligt, Sagde Pasquali.

"Vi designede ikke fiberen til at være blød, men det viser sig mekanisk meget at ligne en sutur, "sagde han." Og den har al den elektriske funktion, der er nødvendig for et program som dette. "

Fordi fibrene er bløde, fleksibel og ekstremt hård, de forventes at være langt mere egnede til biologiske anvendelser end de metaltråde, der bruges til at levere strøm til enheder som pacemakere. De har allerede vist potentiale for at hjælpe mennesker med Parkinsons sygdom, der kræver hjerneimplantater til at behandle deres neurologiske tilstand.

"Folk, der udvikler sig til hjertesvigt, kan have dannelse af arvæv over tid, "sagde Mark McCauley, en hjerteelektrofysiolog ved Texas Heart Institute. "Der er mange forskellige måder, ardannelse kan påvirke ledning i hjertet. For nylig har vi været mest interesseret i udviklingen af ​​ardannelse efter hjerteanfald, men vi tror, ​​at denne fiber kan hjælpe os med at behandle alle former for hjertearytmier og problemer med elektrisk ledning. "

"Metaltråde kan selv forårsage væv til ar, "sagde Flavia Vitale, en forsker i Pasqualis laboratorium, der udvikler nanorørfiberapplikationer. "Hvis du tænker på at indsætte en nål i din hud, til sidst vil din hud reagere og isolere den fuldstændigt, fordi den er stiv. Ar dannes omkring nålen.

"Men disse fibre er unikke, "sagde hun." De er mindre og mere fleksible end et menneskehår og så stærke, at de kan modstå bøjningstræthed på grund af hjertets konstante bankning. "

Vitale bemærkede fibrernes lave impedans (dets modstandsdygtighed over for strøm) gør det muligt for elektricitet let at flytte fra væv til bro og tilbage, langt bedre end med metaltråde.

Forskerne tester fibrernes biokompatibilitet, men håber, at menneskelige forsøg ikke er mere end et par år væk.

Razavi sagde et pengeskab, effektiv måde at lede elektricitet gennem arret hjertevæv vil revolutionere behandlingen. "Skulle disse mere omfattende undersøgelser bekræfte vores første resultater, et paradigmeskift i behandlingen af ​​pludselig hjertedød vil være inden for rækkevidde, som for første gang den underliggende årsag til disse hændelser kan rettes på permanent basis, " han sagde.

Pasquali sagde, at han er glad for at se en ny måde, hvorpå nanoteknologi, som Rice er kendt for, kan hjælpe med at redde liv. "Vi har været begejstrede fra begyndelsen for at lære om hinandens områder og komme med anvendelser til materialet, "sagde han om sit venskab - og nu samarbejde - med Razavi." Vi er fast besluttede på at finde måder at behandle frem for at håndtere sygdom. "