Заплатка для сердца на трехмерных спиралях
Полимерные волокна для инженерной сердечной ткани
NanoNewsNet по материалам American Friends of Tel Aviv University: Putting the Spring Back in Broken Hearts
Прекращение поступления крови к сердцу вызывает необратимую гибель клеток миокарда и является причиной образования рубцовой ткани, неспособной сокращаться. Из-за дефицита трансплантатов половина людей, перенесших инфаркт миокарда, умирают в течение следующих пяти лет. Ученые пытаются решить эту проблему, разрабатывая и совершенствуя инженерную сердечную ткань, позволяющую заменять поврежденные участки миокарда.
Доктор Таль Двир (Tal Dvir) из Тель-Авивского университета (Tel Aviv University) и Центра нанонауки и нанотехнологий (Tel Aviv University Center for Nanoscience and Nanotechnology) и сотрудники его лаборатории Шарон Флейшер (Sharon Fleischer) и Рон Фейнер (Ron Feiner) создали волокна, имеющие форму спирали. Эти структуры позволяют инженерной сердечной ткани более успешно выполнять функцию бионасоса. Результаты своей работы ученые представили в журнале Biomaterials (Fleischer et al., Spring-like fibers for cardiac tissue engineering).
Волокно из поликапролактона, имеющее форму спирали.
(Фото: American Friends of Tel Aviv University)
«До сих пор при выращивании сердечной ткани в качестве подложки для сокращающихся клеток ученые использовали прямые волокна», – объясняет доктор Двир. «Но такие волокна препятствуют сокращению инженерной ткани. То, что мы сделали, это имитация спиралевидных волокон, которые способствуют сокращению и релаксации сердечной мышцы. Мы установили, что при выращивании на таких волокнах ткань получается более функциональной».
Клетки сердца пациента или животного, из которых выращивается сердечная ткань, культивируются на трехмерных подложках, заменяющих внеклеточный матрикс – сетку из молекул белка коллагена, естественным образом поддерживающую тканевую архитектуру. Со временем клетки собираются вместе, образуя ткань, генерирующую собственные электрические импульсы и спонтанно растягивающуюся и сокращающуюся. Такую ткань можно затем имплантировать в сердце больного, чтобы заменить поврежденные участки и улучшить функцию органа.
Лаборатория тканевой инженерии и регенеративной медицины доктора Двира занимается разработкой сложных тканей для медицинского использования. Что касается сердца, ученые находятся в постоянном поиске способов создания подложек, наилучшим образом воспроизводящих внеклеточный матрикс и позволяющих получать более функциональную ткань. В начале этого года Двир и его коллеги опубликовали исследование об интеграции в сердечную ткань частиц золота для оптимизации передачи межклеточных электрических сигналов.
Недавно во внеклеточном матриксе сердца крыс доктор Двир обнаружил спиралевидные волокна коллагена. Предвидя преимущества, которые может дать данное открытие, исследователи решили воссоздать эти структуры. Как они и предполагали, спиралевидные волокна, полученные с помощью новейших технологий, демонстрировали более высокие механические свойства, особенно эластичность. По сравнению с тканями, выращенными на подложках с прямыми волокнами, ткани, выращенные на спиралевидных структурах, сокращались с большей силой и меньшим механическим сопротивлением.
«Эти свойства очень важны, потому что мы собираемся пересаживать ткань в человеческое сердце, которое постоянно расширяется и сжимается», – объясняет значимость усовершенствования первый автор статьи Шарон Флейшер.
По данным доклада Американской сердечной ассоциации (American Heart Association) за 2013 год, сердечно-сосудистые заболевания – причина двух третей всех смертей в Соединенных Штатах. Лаборатория доктора Двира надеется, что ткань, выращенная на подложках со спиралевидными волокнами, поможет в борьбе с этой эпидемией, продлит и улучшит жизнь миллионов людей.
Тем не менее, сначала необходимо провести дополнительные исследования: в оптимизации нуждаются процессы производства спиральных волокон и их сборки в трехмерные структуры. Но главное, способность усовершенствованной ткани улучшать функции сердца после инфаркта должна быть протестирована на людях, что доктор Двир и его коллеги планируют сделать в ближайшее время в ходе доклинических и клинических испытаний.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
26.09.2013