Угроза сердечного приступа не заканчивается на самом событии. Блокировка кровотока к сердцу может вызвать необратимую гибель клеток и рубцевание. Из-за нехватки трансплантатов половина людей, переживших сердечный приступ, умирают в течение пяти лет. Ученые пытаются решить эту проблему, создавая сердечную ткань, чтобы залатать поврежденные участки.
Теперь докторанты Шэрон Флейшер и Рон Файнер – под руководством доктора. Тал Двир из отдела молекулярной микробиологии и биотехнологии Тель-Авивского университета и Центра нанонауки и нанотехнологий изготовил волокна в форме пружин, которые позволяют сконструированной сердечной ткани перекачивать кровь, как настоящая. Они сообщили о своих выводах в журнале Biomaterials в августе.
"До сих пор, когда ученые пытались создать сердечную ткань, они использовали прямые волокна для поддержки сокращающихся клеток," говорит доктор. Двир. "Однако эти волокна предотвращают сокращение искусственной ткани. Что мы сделали, так это имитировали пружинящие волокна, которые способствуют сокращению и расслаблению сердечной мышцы. Мы обнаружили, что, выращивая ткани на этих волокнах, мы получаем больше функциональных тканей."
Приступая к действию
Сердечная ткань сконструирована, позволяя клеткам, взятым из сердец пациентов или животных, расти на трехмерном каркасе, который заменяет внеклеточный матрикс, коллагеновую сетку, которая естественным образом поддерживает клетки сердца. Со временем клетки объединяются, образуя ткань, которая генерирует собственные электрические импульсы и спонтанно расширяется и сжимается. Затем ткань может быть имплантирована хирургическим путем, чтобы заменить поврежденную ткань и улучшить функцию сердца у пациентов.
Доктор. Лаборатория тканевой инженерии и регенеративной медицины Двира специализируется на разработке сложных тканей для медицинского использования. Когда дело доходит до сердца, исследователи всегда ищут способы построить каркас, который лучше воспроизводит внеклеточный матрикс и, таким образом, дает больше функциональной ткани. Ранее в этом году они опубликовали исследование по интеграции частиц золота в сердечную ткань для оптимизации передачи электрических сигналов между клетками.
Совсем недавно исследователи определили спиралевидные коллагеновые волокна во внеклеточном матриксе сердец крыс. Увидев потенциал для продвижения, они впервые решили воссоздать их. После изготовления пружинных волокон с использованием передовых технологий они подвергли их множеству испытаний.
Как и предсказывали исследователи, пружинные волокна показали лучшие механические свойства, чем прямые волокна, с особенно повышенной эластичностью. И по сравнению с тканью, созданной из прямых волокон, ткань, созданная из пружинных волокон, сокращается с большей силой и меньшим механическим сопротивлением.
"Эти свойства очень важны, потому что мы хотим пересадить ткань в человеческое сердце, которое постоянно расширяется и сжимается," говорит Флейшер.
Спасение жизней
Согласно отчету Американской кардиологической ассоциации за 2013 год, болезни сердца являются причиной трети всех смертей в США. Исследователи из Dr. Лаборатория Двира надеется, что ткань, созданная из пружинных волокон, поможет бороться с этой эпидемией, улучшая и продлевая жизнь миллионов людей.
Но сначала необходимы дополнительные исследования. Исследователи говорят, что процессы изготовления волокон и сборки их в каркас необходимо усовершенствовать. По их словам, наиболее важно то, что способность ткани улучшать работу сердца после сердечного приступа должна быть проверена на людях – то, что они планируют сделать в доклинических, а затем и в клинических испытаниях.