Исследователи создали нанозаплатку для сердца
Когда у человека случается сердечный приступ, часть сердца погибает. Нервные клетки в стенках сердца и особый класс клеток, которые самопроизвольно расширяются и сокращаются – заставляя сердце биться в одном ритме — исчезают навсегда. Хирурги не в состоянии восстановить поврежденный участок. Это можно сравнить с тем, что натолкнувшись на дорогу с выбоинами, вы с нее сворачиваете и вместо этого строите новую дорогу. Без сомнения, такой способ лечения единственного и самого важного органа в человеческом теле абсолютно неэффективный. Самым разумным подходом является попытка реанимировать омертвевшую область, и с этой целью группа исследователей из университета Брауна и Технологического института Индии обратилась к нанотехнологии.
В условиях лаборатории они создали каркасную структуру, состоящую из углеродного нановолокна и одобренного правительством полимера. Тесты показали, что синтетическая нанозаплатка восстанавливает естественные клетки сердечной ткани под названием кардиомиоциты, а также нейроны. Другими словами, тесты показали, что омертвевший участок сердца может быть возвращен к жизни. «Идея состоит в том, чтобы поместить определенный материал на участок омертвевшей ткани с целью ее восстановления, в результате чего у пациента опять будет здоровое сердце», — говорит Дэвид Стаут, аспирант кафедры инженерного дела в университете Брауна и ведущий автор работы, опубликованной в издании «Acta Biomaterialia».
В случае успеха, данный подход сможет помочь миллионам людей. В 2009 году приблизительно 785 000 американцев перенесли очередной сердечный приступ из-за слабой рубцеватой сердечной мышцы вследствие предыдущего сердечного приступа, согласно данным Американской кардиологической ассоциации. И, к сожалению, одна треть женщин и одна пятая мужчин, перенесших сердечный приступ, еще раз его перенесет в течение шести лет, добавляют исследователи, комментируя данные кардиологической ассоциации.
Уникальность экспериментов, проведенных в университете Брауна и Технологическом институте г. Канпур, Индия, заключается в том, что инженеры использовали углеродное нановолокно, спиралевидные трубки диаметром 60 — 200 нанометров. Эффективность углеродного нановолокна обусловлена его замечательной способностью проводить электроны, выполняя роль электрической связи с сердцем, благодаря которой оно бьется стабильно. Исследователи связали углеродное нановолокно воедино, используя сополимер молочной и гликолевой кислот для формирования петли около 22 миллиметра длиной и 15 микронов толщиной, напоминающую «зону наилучшей коммутации». Они положили петлю на стеклянную подложку, чтобы проверить, колонизируют ли кардиомиоциты поверхность и разовьются ли дополнительные клетки.
В ходе экспериментов с засеянным кардиомиоцитами углеродным нановолокном диаметром 200 нанометров клетки сердечной ткани пять раз колонизировали поверхность по прошествии четырех часов, в отличие от контрольного образца, состоящего только из полимера. Спустя пять дней плотность поверхности была в шесть раз больше, чем контрольный образец, как сообщили исследователи. Плотность нейронов также удвоилась спустя четыре дня.
«Эффективность работы каркасной структуры обусловлена ее эластичностью и прочностью, что позволяет ей расширяться и сокращаться наподобие сердечной ткани», — говорит Томас Вебстер, доцент кафедры инженерного дела и ортопедии в университете Брауна и ответственный автор данной работы. Благодаря этим свойствам и углеродному нановолокну кардиомиоциты и нейроны насаждают каркасную структуру и порождают новые клетки, восстанавливая данный участок.
Ученые хотят модифицировать данную каркасную структуру, чтобы заставить ее лучше имитировать «электрический ток» сердца, а также создать искусственную модель для тестирования реакции используемого материала на «напряжение» сердца и ритм биения. Кроме того, они хотят убедиться, что кардиомиоциты, которые развиваются на каркасной структуре, обладают теми же способностями, что и другие клетки сердечной ткани.
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
