Οι ειδικοί της βιομηχανίας έχουν αναπτύξει σημαντικά προηγμένες τεχνικές καρδιακού ικριώματος για τη θεραπεία του εμφράγματος του μυοκαρδίου, μια μορφή καρδιαγγειακών παθήσεων και την κύρια αιτία νοσηρότητας και θνησιμότητας παγκοσμίως. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι δύσκολη η αναπαραγωγή δομικής εξειδίκευσης και η μεταβλητότητα των καρδιακών ιστών με παραδοσιακές διαδικασίες βιομηχανικής.
Σε μια νέα έκθεση για το Science Advances, ο Haitao Cui και μια διεπιστημονική ερευνητική ομάδα στο Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας, στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ και στο Πανεπιστήμιο George Washington, οι ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα τετραδιάστατο (4-D) καρδιακό έμπλαστρο με φυσιολογική προσαρμοστικότητα. Χρησιμοποίησαν στερεολιθογραφία σάρωσης δέσμης για να εκτυπώσουν το κατασκεύασμα και να συνδυάσουν την αυτοδιάθεση 4-D με επεκτάσιμες μικροδομές για να βελτιωθούν οι βιομηχανικές τους ιδιότητες, ώστε να ενσωματωθούν στην καρδιά που χτυπά. Τα αποτελέσματα έδειξαν βελτιωμένη αγγείωση και ωρίμανση των καρδιομυοκυττάρων υπό φυσιολογικά σχετική μηχανική διέγερση. Τα κατασκευάσματα ήταν κατάλληλα για χρήση σε ένα μοντέλο ποντικού χρόνιου εμφράγματος του μυοκαρδίου (ΜΙ) με βελτιωμένη εμπλοκή κυττάρων και αγγειακή παροχή. Η εργασία παρέχει μια αποτελεσματική στρατηγική θεραπείας για το ΜΙ και μια πρωτοποριακή μέθοδο βιομηχανικής για τη βελτίωση του δομικού σχεδιασμού των πολύπλοκων ιστών για την αναγέννηση οργάνων.
Βιομηχανική ανθρώπινη καρδιά
Η καρδιά είναι ένα δυναμικό και πολυκυτταρικό δεσμευμένο σε ιστό όργανο με ιδιαίτερα συγκεκριμένα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά. Οι ενήλικοι καρδιακοί μύες δεν έχουν την ικανότητα αυτο-επιδιόρθωσης και αναγέννησης μετά το ΜΙ, επομένως τα παραδοσιακά καρδιακά έμπλαστρα χρησιμεύουν ως προσωρινά μηχανικά υποστηρικτικά συστήματα για την πρόληψη της αναδιαμόρφωσης της αριστερής κοιλίας μετά το έμφραγμα.
Ο τομέας της καρδιακής μηχανικής αναδύεται για τη δημιουργία λειτουργικών καρδιακών ιστών ως μακροπρόθεσμη, πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για την αποκατάσταση κατεστραμμένου ιστού. Το ικρίωμα μπορεί να παρέχει μηχανική υποστήριξη με κυτταριωμένα επιθέματα και να αποκαταστήσει τη λειτουργικότητα του κατεστραμμένου μυοκαρδίου. Υλικά με βάση υδρογέλη που προέρχονται από φυσικές πηγές είναι κατάλληλα για να μιμούνται το μικροπεριβάλλον του ιστού και υποστηρίζουν την πρόσφυση και την ανάπτυξη των κυττάρων. Παρέχουν ευνοϊκούς πίνακες για την ανάπτυξη και τη διαφοροποίηση των καρδιομυοκυττάρων, αλλά ο δομικός σχεδιασμός και τα όρια κατασκευής τους έχουν καταστήσει τις κλινικές εφαρμογές απαιτητικές. Οι περισσότερες ερευνητικές ομάδες ενσωματώνουν καρδιομυοκύτταρα που προέρχονται από ανθρώπινα πολυδύναμα-βλαστικά κύτταρα (hiPSC-CMs) ως συνεχή πηγή κυττάρων για διαφοροποίηση κυττάρων (ανάπτυξη και ωρίμανση), λόγω των πολλά υποσχόμενων εφαρμογών τους στην καρδιακή μηχανική.
