Ένας νέος τύπος καρδιακού επιθέματος με την επωνυμία “RCPatch”, κατασκευασμένος με μηχανική ιστών θα μπορούσε όχι μόνο να σφραγίσει ελαττωματικές περιοχές της καρδιάς, όπως συνέβαινε μέχρι τώρα, αλλά και να τις θεραπεύσει. Μια διεπιστημονική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες στο Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης (ETH) εμφύτευσε με επιτυχία το επίθεμα σε πειραματόζωα.
Μετά από μια καρδιακή προσβολή, η ροή του αίματος προς την καρδιά διακόπτεται και η επακόλουθη έλλειψη οξυγόνου μπορεί να προκαλέσει καρδιακή βλάβη. Σε σοβαρές περιπτώσεις το καρδιακό τοίχωμα μπορεί να υποστεί ρήξη απαιτώντας άμεση χειρουργική επέμβαση. Σήμερα, τα βόεια περικαρδιακά επιθέματα χρησιμοποιούνται για την αποκατάσταση τέτοιων καρδιακών ελαττωμάτων λόγω της σταθερότητας, της διαπερατότητάς τους και της ευκολίας εμφύτευσης.
Μια διεπιστημονική ερευνητική ομάδα από το ETH και από το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Ζυρίχης, με επικεφαλής τους καθηγητές Robert Katzschmann και Omer Dzemali, ανέπτυξε ένα νέο τρισδιάστατο καρδιακό έμπλαστρο για ενδοκοιλιακή εμφύτευση, το οποίο παρουσίασε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Materials.
Image: Soft Robotics Lab / ETH Zurich
Τα βόεια περικαρδιακά επιθέματα που χρησιμοποιούνται σήμερα, εν συντομία BPPs, έχουν σημαντικά μειονεκτήματα. Όχι μόνο είναι βιολογικά αδρανή, που σημαίνει ότι παραμένουν ως ξένα σώματα στην καρδιά και δεν μπορούν να διασπαστούν, αλλά μπορούν επίσης να προκαλέσουν ανεπιθύμητες αντιδράσεις όπως ασβεστοποίηση, θρόμβωση ή φλεγμονή. «Τα παραδοσιακά καρδιακά επιθέματα δεν ενσωματώνονται στον καρδιακό ιστό και παραμένουν μόνιμα στο σώμα. Θέλαμε να λύσουμε αυτό το πρόβλημα με το επίθεμά μας, το οποίο ενσωματώνεται στον υφιστάμενο καρδιακό ιστό», εξηγεί σε δελτίο τύπου ο Lewis Jones, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Το “RCPatch” από το Reinforced Cardiac Patch (Ενισχυμένο Καρδιακό Επίθεμα) θα μπορούσε να αποτελέσει μια μακροπρόθεσμη εναλλακτική λύση στα συμβατικά έμπλαστρα που κατασκευάζονται από περικάρδιο βοοειδών: «Στόχος μας ήταν να αναπτύξουμε ένα έμπλαστρο που όχι μόνο θα σφραγίζει ένα ελάττωμα αλλά θα βοηθά και στην πλήρη αποκατάστασή του», εξηγεί ο Katzschmann.
Το RCPatch έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με το περικάρδιο βοοειδών, επειδή αποτελείται από τρία μέρη, από ένα λεπτό πλέγμα που σφραγίζει τη βλάβη, από ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο ικρίωμα για σταθερότητα και από ένα τζελ γεμάτο με καρδιακά μυϊκά κύτταρα. Το ικρίωμα έχει μια δομή πλέγματος που αποτελείται από ένα αποικοδομήσιμο πολυμερές, το οποίο οι ερευνητές παράγουν σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή. «Το ικρίωμα είναι αρκετά σταθερό και μπορεί να γεμίσει με τζελ που περιέχει ζωντανά κύτταρα», εξηγεί ο Jones.
Image: Soft Robotics Lab / ETH Zurich
Οι ερευνητές του ETH συνδύασαν τη δομή πλέγματος με ένα λεπτό πλέγμα, ώστε να μπορεί εύκολα να προσαρτηθεί στην καρδιά. Ο Katzschmann και η ομάδα του εμπλούτισαν αυτό το πλέγμα με το ίδιο τζελ, επιτρέποντας στο RCPatch να ενσωματώνεται στον περιβάλλοντα ιστό και να αναπτύσσεται μαζί με τα κύτταρα του καρδιακού μυός.
«Το μεγάλο πλεονέκτημα είναι ότι το ικρίωμα αποικοδομείται πλήρως αφού τα κύτταρα ενσωματωθούν στον ιστό και δεν παραμένει ως ξένο σώμα», εξηγεί ο Jones. Ο συνδυασμός των τριών συστατικών έχει ως αποτέλεσμα ένα συμπαγές, εύχρηστο καρδιακό έμπλαστρο που αποτελείται εν μέρει από ζωντανά κύτταρα.
Ένα αρχικό πείραμα σε ζώα κατέδειξε την ικανότητα του επιθέματος να εμφυτεύεται με επιτυχία και να αντέχει στην υψηλή πίεση της καρδιάς. Οι ερευνητές κατάφεραν να αποτρέψουν την αιμορραγία και να αποκαταστήσουν την καρδιακή λειτουργία. Σε προκλινικές δοκιμές σε χοίρους, το RCPatch χρησιμοποιήθηκε για να κλείσει ένα τεχνητό ελάττωμα στην αριστερή κοιλία. «Καταφέραμε να επιδείξουμε ότι το επίθεμα διατηρεί τη δομική του ακεραιότητα ακόμη και υπό πραγματική αρτηριακή πίεση», λέει ο Katzschmann.
Η ερευνητική ομάδα δημιούργησε έτσι μια πολλά υποσχόμενη βάση για την ανάπτυξη με ιστομηχανική ενός ενισχυμένου καρδιακού επιθέματος κατάλληλου για εμφύτευση σε ανθρώπους. Μακροπρόθεσμα, το RCPatch προορίζεται όχι μόνο για την επιδιόρθωση αλλά και για την αναγέννηση της βλάβης του μυοκαρδίου, θεραπεύοντας τελικά την καρδιά. Στο επόμενο βήμα, οι ερευνητές στοχεύουν στην περαιτέρω ανάπτυξη του υλικού και στη διερεύνηση της σταθερότητάς του σε μακροπρόθεσμες μελέτες σε ζώα.
{https://www.youtube.com/watch?v=JWBZC-mtN9g}
