Полимерные волокна для инженерной сердечной ткани
Припинення надходження крові до серця викликає необоротну загибель клітин міокарда і є причиною утворення рубцевої тканини , нездатною скорочуватися. Через дефіцит трансплантатів половина людей , які перенесли інфаркт міокарда , вмирають протягом наступних п'яти років. Вчені намагаються вирішити цю проблему , розробляючи і вдосконалюючи інженерну серцеву тканину , що дозволяє замінювати пошкоджені ділянки міокарда.
Шарон Флейшер ( Sharon Fleischer ) і Рон Фейнер ( Ron Feiner ) - під керівництвом доктора Таля двирі ( Tal Dvir ) з Тель - Авівського університету ( Tel Aviv University ) та Центру нанонауки і нанотехнологій ( Center for Nanoscience and Nanotechnology ) - створили волокна, що мають форму спіралі. Ці структури дозволяють інженерної серцевої тканини більш успішно виконувати функцію біонасоса . Результати своєї роботи вчені представили в журналі Biomaterials .
«До цих пір при вирощуванні серцевої тканини в якості підкладки для скорочуються клітин вчені використовували прямі волокна » , - пояснює доктор Двір . «Але такі волокна
перешкоджають скороченню інженерної тканини. Те , що ми зробили , це імітація спіралеподібних волокон , які сприяють скороченню і релаксації серцевого м'яза. Ми встановили , що при вирощуванні на таких волокнах тканина виходить більш функціональною ».
Клітини серця пацієнта або тварини , з яких вирощується серцева тканина , культивуються на тривимірних підкладках , замінюють позаклітинний матрикс - сітку з молекул білка колагену , природним чином підтримуючу тканинну архітектуру. З часом клітини збираються разом , утворюючи тканину , генеруючу власні електричні імпульси і спонтанно растягивающуюся і скорочується. Таку тканину можна потім імплантувати в серці хворого , щоб замінити пошкоджені ділянки і поліпшити функцію органу .
Полікапролактоновое ( PCL ) волокно у формі спіралі , отримане методом електроформування . ( Фото: American Friends of Tel Aviv University )
Лабораторія тканинної інженерії та регенеративної медицини доктора двирі займається розробкою складних тканин для медичного використання . Що стосується серця , вчені знаходяться в постійному пошуку способів створення підкладок , найкращим чином відтворюють позаклітинний матрикс і дозволяють отримувати більш функціональну тканину. На початку цього року Двір і його колеги опублікували дослідження про інтеграцію в серцеву тканину частинок золота для оптимізації передачі міжклітинних електричних сигналів.
Нещодавно у позаклітинному матриксі серця щурів доктор Двір виявив спіралеподібні волокна колагену. Передбачаючи переваги , які може дати дане відкриття , дослідники вирішили відтворити ці структури . Як вони і припускали , спіралеподібні волокна , отримані за допомогою новітніх технологій , демонстрували більш високі механічні властивості , особливо еластичність. У порівнянні з тканинами , вирощеними на підкладках з прямими волокнами , тканини , вирощені на спіралеподібних структурах , скорочувалися з більшою силою і меншим механічним опором.
«Ці властивості дуже важливі, тому що ми збираємося пересаджувати тканину в людське серце , яке постійно розширюється і стискається » , - пояснює значимість удосконалення перший автор статті Шарон Флейшер .
За даними доповіді Американської серцевої асоціації ( American Heart Association ) за 2013 рік , серцево - судинні захворювання - причина двох третин усіх смертей в Сполучених Штатах. Лабораторія доктора двирі сподівається , що тканина , вирощена на підкладках з спіралеподібними волокнами , допоможе в боротьбі з цією епідемією , продовжить і поліпшить життя мільйонів людей.
Проте , спочатку необхідно провести додаткові дослідження: в оптимізації потребують процеси виробництва спіральних волокон і їх складання в тривимірні структури . Але головне , здатність вдосконаленою тканини покращувати функції серця після інфаркту повинна бути протестована на людях , що доктор Двір і його колеги планують зробити найближчим часом в ході доклінічних і клінічних випробувань .
