3D-печатная заплатка для сердца поможет восстановить ткани после инфаркта

Повреждения человеческого сердца, получающиеся в результате таких состояний, как инфаркт миокарда, совсем не просто исправить. Однако ученые Гарварда, возможно, наконец, нашли способ восстанавливать этот жизненно важный орган. Они создали слой клеток сердца, который очень похож на естественные клетки сердечной мышцы, за счет которой сердце бьется.

Исследователи представили свои последние результаты во вторник на 247-м национальной встрече Американского Химического Сообщечтва (ACS), крупнейшего научного сообщества в мире. Исследование проводилось учеными из Гарвардской медицинской школы Али Хадемхоссейни и Насимом Аннаби , а так же командой исследователей из Университета Сиднея в Австралии во главе с Энтони Вайс.

На сегодня, самым лучшим вариантом лечения для пациентов с обширными повреждениями сердца - это трансплантация. Но тех, кто стоит в очереди на пересадку, гораздо больше, чем доноров сердца. И даже если пациент получит новое сердце, остается риск возможных осложнений.

«Восстановление поврежденных участков сердца может помочь миллионам людей в мире жить дольше, и более здоровой жизнью» - говорит Назим Аннаби.

Идеальным решением было бы как-то восстановить ткани, которые были повреждены из-за тромба в артерии и длительного кислородного голодания. Ученые много лет искали способ сделать это.

В своих предыдущих исследованиях команда работала с природными белками, которые формируют желатино-подобные материалы, называемые гидрогелями, которые имитируют механические и биологические свойства родного сердца. Но у этих материалов был один серьезный недостаток, что делало их непохожими на человеческие ткани: подобно желатину, предыдущие гидрогели были не эластичными, тогда как человеческое сердце обладает упругостью.

Эластичность сердечной ткани играет ключевую роль в надлежащем функционировании сердечной мышцы, например при сократительной активности. Поэтому, исследователи разработали новый вид гелей, с использованием растяжимого человеческого белка под названием тропоэластин. Исследователи подвергли тропоэластин ультрафиолетовому свету, и это сделало его значительно более упругим и сильным веществом.

На снимках слева показано как гель MeTro создается и структурируется путем воздействия
на него ультрафиолетового света в течение менее, чем одной минуты.
Вверху справа: Удлинение клеток сердца и выравнивание их на поверхности
микроструктурированного гидрогеля MeTro.
Внизу справа: Структурированный гидрогель MeTro окрашен, чтобы показать выравнивание
клеток сердца на 8-й день. Зеленый и красный цвета - это критически
важные белки в клетках сердца, и синим показаны ядра клеток сердца.

Но «создание ткани заключается не только в разработке необходимых материалов. Подготовка соответствующих гидрогелей представляет собой лишь первый шаг. Они служат лишь каркасной структурой для ткани» - утверждает Хадемхоссейни.

Чтобы убедиться, что клетки формируют необходимую структуру, в лаборатории Хадемхоссейни ученые использую технологию 3D-печати и методы микротехники для создания структур в гелях. Благодаря этим структурам, клетки растут именно так, как необходимо исследователям. В результате этих экспериментов были созданы небольшие заплатки из клеток мышцы сердца, аккуратно выстроенных в ряд, синхронно сокращающихся в пределах канавок, сформированных в этих эластичных субтрактах. Эти микроструктурированные эластичные гидрогели могут быть однажды использованы в качестве заплаток для сердца.

В настоящее время команда Хадемхоссейни перешла на тестирование гидрогелей на крупных животных. Кроме того, они также используют эти эластичные природные гидрогели для регенерации других тканей, таких как кровеносных сосудов, скелетных мышц, клапанов сердца и васкуляризированной кожи.

Статья подготовлена для 3Dtoday.ru