Gli scienziati inventano i muscoli dalla bomboletta spray

Passo al cuore artificiale: i muscoli dalla bomboletta spray

Circa l'uno-due percento della popolazione adulta nel mondo sviluppato soffre di grave insufficienza cardiaca (insufficienza cardiaca). Se possibile, un cuore di donatore viene trapiantato in pazienti allo stadio terminale. Spesso, tuttavia, non sono disponibili organi adatti. Un cuore artificiale potrebbe essere la salvezza. Tuttavia, per ricreare l'organo complesso in laboratorio, sarebbe prima necessario coltivare un tessuto complesso e vivente. I ricercatori si sono ora avvicinati a questo obiettivo: hanno usato un processo a spruzzo per produrre fibre muscolari funzionanti.

Una delle malattie più comuni che causano la morte

Insufficienza cardiaca (insufficienza cardiaca) è una delle più comuni malattie mortali. Come risultato di questa malattia, il cuore non è più in grado di fornire all'organismo sufficiente sangue e ossigeno. Negli ultimi anni, sono stati segnalati più volte nuovi approcci per il trattamento dello scompenso cardiaco che possono aumentare la resilienza e le prestazioni. Ma poiché il cuore si indebolisce e minaccia di fallire, un trapianto di cuore è l'unico trattamento che può salvare la vita del paziente critico. Tuttavia, non sempre è disponibile un organo adatto. Un cuore artificiale potrebbe essere la salvezza. I ricercatori svizzeri dell'Istituto federale di sperimentazione e ricerca sui materiali (Empa) si sono un po 'avvicinati a questo obiettivo.

Chiunque faccia affidamento su un trapianto a causa di insufficienza cardiaca deve sperare in un organo donatore adatto. L'ideale sarebbe un cuore artificiale. I ricercatori si sono fatti un passo più vicino a questo. Hanno usato un processo di spruzzatura per sviluppare le fibre muscolari. (Immagine: psdesign1 / fotolia.com)

Organo artificiale nell'insufficienza cardiaca

Coloro che si affidano a un trapianto a causa di insufficienza cardiaca devono sperare in un organo donatore adatto. Un'elegante alternativa sarebbe un cuore artificiale, che non innesca alcuna reazione di rigetto nel corpo dopo l'impianto.

Il progetto "Zurich Heart" dell'associazione di ricerca University Medicine Zurich, di cui Empa è partner, sta attualmente sviluppando un cuore artificiale.

In modo che la pompa del laboratorio sia accettata dal corpo, dovrebbe - avvolta nel tessuto umano e rivestita - come un mantello dell'invisibilità.

Tuttavia, la crescita di tessuti funzionali a più strati è ancora una sfida importante nel campo emergente dell'ingegneria dei tessuti..

I ricercatori di Empa sono ora riusciti a far crescere le cellule in una struttura tridimensionale di plastica nelle fibre muscolari.

Le fibre muscolari forniscono stabilità e flessibilità al cuore che batte costantemente

"Il cuore umano è naturalmente composto da diversi strati di diversi tessuti", spiega Lukas Weidenbacher del dipartimento Empa Biomimetic Membranes and Textiles di San Gallo in una dichiarazione.

Le fibre muscolari nel rivestimento svolgono qui un ruolo cruciale, poiché forniscono stabilità e flessibilità al cuore che batte costantemente.

La crescita delle fibre muscolari multistrato, tuttavia, è difficile perché le cellule devono prima essere collocate in una struttura spaziale.

"Sebbene sia possibile produrre strutture plastiche tridimensionali molto simili al tessuto umano, come il cosiddetto elettrofilamento", ha detto Weidenbacher.

Qui, i polimeri liquidi sono filati come fili di sottilissimo sotto forma di tessuto naturale. I solventi nocivi che sono necessari per il metodo, tuttavia, sono veleno per le cellule sensibili.

Protezione viscida

I ricercatori dell'Empa hanno quindi confezionato le preziose cellule in capsule protettive. Un guscio di gelatina contiene da una a due cellule ciascuna. Questo protegge le cellule dai solventi.

Una speciale tecnica di spruzzatura, elettroforetica, consente di inserire le capsule nei pori dello scaffold filato. "L'irrorazione può sopravvivere alle cellule protette in questo modo molto bene", spiega lo scienziato del materiale.

Una volta che le cellule si sono depositate sul sito bersaglio, la capsula di gelatina si scioglie in pochi minuti.

Con il microscopio elettronico a scansione, le immagini delle cellule nel loro nido di plastica mostrano che una volta che le capsule si sono sciolte, le cellule progenitrici immature iniziano a fondersi insieme e maturano in fibre muscolari allungate.

Alla fine, dovrebbe essere creata una struttura che sia il più simile possibile al tessuto muscolare naturale. "Poiché il cuore artificiale è permanentemente irrigato dal flusso sanguigno, è importante che le superfici siano progettate in modo tale da non formare coaguli", afferma Weidenbacher.

Invisibile al corpo

Per la serie di esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato cellule muscolari immature da una linea cellulare di topo. Le cellule progenitrici si differenziavano nello scaffold e producevano proteine ​​che si trovano tipicamente nei muscoli.

Tuttavia, il cuore artificiale impiantabile sarà dotato in futuro di cellule che provengono dal paziente stesso. Quindi, un cuore personale potrebbe essere allevato per le persone colpite, che rimane "invisibile" per la difesa del corpo. (Ad)