Ingegneria Il pezzo di cuore per pezzo

Giugno 15, 2016 Admin Salute 0 2
FONT SIZE:
fontsize_dec
fontsize_inc

Alcuni sopravvissuti attacco giorno, il cuore potrebbe avere un pezzo di muscolo-laboratorio cresciuto posto nel loro cuore, per sostituire le aree che sono morti durante il loro attacco. I bambini nati con valvole cardiache difettose potrebbero ottenere nuovi che possono crescere in luogo, invece di essere sostituito ogni pochi anni. E la gente con i vasi sanguigni ostruiti o deboli potrebbe ottenere una nuova sostituzione "naturale", al posto di uno in fabbrica.

Queste possibilità sono tutti a portata di mano, e potrebbe trasformare il modo in cui la cura del cuore viene consegnato, dicono ricercatori dell'Università del Michigan Medical School nel nuovo numero della rivista Medicina Rigenerativa. La tecnologia è avanzata così tanto in questi ultimi anni, che scrivono, che gli scienziati sono più vicini che mai a "bioingegneria" intere aree del cuore, così come le valvole cardiache e dei grandi vasi sanguigni.

Ma gli ostacoli rimangono ancora prima che i prodotti di questo ingegneria dei tessuti sono pronti per essere impiantati in pazienti in sostituzione di strutture malati o malformati, le note del team. Tra gli ostacoli: determinano quali tipi di cellule detengono le maggiori potenzialità, e di trovare il modo migliore per far crescere le cellule a formare tessuto cardiaco vitale che è forte, duraturo e strutturato a livello cellulare come tessuto naturale.




Il nuovo articolo esamina lo stato attuale di ingegneria dei tessuti cardiaci, sia a Cardiac Surgery UM cuore artificiale Laboratorio e nei laboratori di tutto il mondo.

"L'ingegneria dei tessuti è un settore in rapida evoluzione, e il tessuto cardiovascolare è una delle zone più vivaci, ma anche uno dei più impegnativi", dice Ravi Birla, Ph.D., autore maggiore della carta e direttore del Cuore Laboratory UM. "Con questo documento, stiamo presentando l'attuale stato dell'arte come esiste nel nostro laboratorio e altri, ed indicando sia applicazioni potenziali e ostacoli che rimangono."

Il lavoro presenta un modello di ricerca collaborativa tra ingegneri, medici e biologi per il successo della ricerca ingegneria dei tessuti cardiovascolari.

"Anche se restano sfide tecnologiche enormi, ora siamo ad un punto in cui possiamo progettare prototipi di prima generazione di tutte le strutture cardiovascolari: muscolo cardiaco, valvole tri-opuscolo, vasi sanguigni, pompe cardiache basati su celle e ingegneria tessutale ventricoli," dice Birla.

Ricerca presso il Laboratorio di cuore artificiale si è concentrata sul confronto diverse piattaforme di ingegnere muscolo cardiaco funzionale in laboratorio. Lo scorso dicembre, Birla e primo autore Yen-Chih Huang, PhD, ha pubblicato un documento che descrive il loro successo in crescendo pulsare, patch tridimensionali di bioingegneria muscolo cardiaco, o BEHM. Questo documento descrive l'uso di una tecnica innovativa, utilizzando un idrogel di fibrina, che è più veloce di altri, ma cede ancora tessuto con proprietà significativamente migliori.

Il gel è stato in grado di supportare cellule cardiache ratto temporaneo, prima della fibrina abbattendo le cellule moltiplicato e organizzate in tessuti entro pochi giorni. I test hanno dimostrato che il BEHM era in grado di generare forze pulsano e reagire agli stimoli più come forza reale che mai.

In precedenza, il gruppo ha descritto i risultati di una strategia organizzazione di sé, dimostrando che era possibile ingegnerizzare muscolo cardiaco che ricorda da vicino normale fisiologia del muscolo cardiaco senza alcun materiale impalcature sintetico. La squadra UM e altri hanno anche mostrato come scaffold polimerico può essere utilizzato per progettare muscolo cardiaco di qualsiasi forma o dimensione per abbinare l'area del muscolo cardiaco danneggiato - aumentando la possibilità di patch ingegneria personalizzato per soddisfare le esigenze specifiche dei pazienti. Tutti questi approcci sono descritti nel recente articolo di rassegna.

Il nuovo articolo, da Birla e autore principale Louise Hecker, uno studente laureato presso il Dipartimento UM di Cell & Developmental Biology, descrive la "bioreattore" che il team utilizza per far crescere il loro BEHM. Esso descrive inoltre molte altre scoperte che sono state fatte da altri team che utilizzano diverse superfici crescenti cellule e le condizioni, così come gli ostacoli che ancora ci attendono. In tutto, dicono gli autori, il tessuto cardiaco biotecnologico promette immediato come un modo per studiare le malattie cardiache e il suo trattamento in colture cellulari - e la promessa a lungo termine come fonte di nuovi trattamenti del paziente.

Come parte dello sforzo per fare il salto dal laboratorio alla clinica, UM chiede la tutela del brevetto sugli sviluppi del Cuore Laboratorio artificiale ed è attivamente alla ricerca di un partner aziendale per contribuire a portare la tecnologia sul mercato.

Bioreattore della squadra UM è stato sviluppato Robert Dennis, Ph.D., già del Collegio UM di Ingegneria e ora presso la University of North Carolina. Permette fino a 11 campioni di tessuto da coltivati ​​nelle stesse condizioni, allo stesso tempo, consentendo ogni campione per essere "allungato" utilizzando un dispositivo appositamente realizzato che possono sia applicare forze e misurare le forze generate quando il tessuto inizia contraente e battendo sul proprio. Nella nuova carta, la squadra riferisce che ha raggiunto un raddoppio della forza di contrazione in soli sette giorni, allungando la BEHM a 1 Hertz.

La coltivazione del muscolo cardiaco, valvole cardiache e dei tessuti dei vasi sanguigni in laboratorio richiede anche un attento controllo delle condizioni quali temperatura, ossigeno e anidride carbonica livelli, nutrienti e livello di pH. Questo può incoraggiare le cellule per iniziare a produrre i tipi di molecole necessarie da segnalare e connettersi con altre cellule, e per produrre la matrice extracellulare che supporta cellule nel tessuto.

Il Cuore Laboratory UM ha collaborato con un partner commerciale per sviluppare un sistema di perfusione romanzo in grado di fornire controllato scambio di nutrienti al tessuto ingegnerizzato muscolo cardiaco. Il sistema di perfusione è il primo nel suo genere, perché non si basa su un tradizionale incubatore di coltura cellulare, dando i ricercatori la possibilità di controllare accuratamente l'ambiente coltura delle cellule durante la formazione del muscolo cardiaco e favorire un più elevato grado di funzionalità.

Anche se le condizioni di coltivazione cellule possono essere perfezionate per la produzione di tessuto che è forte, durevole e di forma, come il tessuto nativo è progettato per sostituire, un'altra grande sfida rimane: quale tipo di cellule da utilizzare. O meglio, quali tipi di cellule da utilizzare - perché tessuto muscolare cardiaco è costituito da vari tipi di cellule. Cellule cardiache umane sono difficili da trovare, e "adulto" cellule staminali non sono ancora dimostrato di essere mutevole in cellule cardiache. Le cellule staminali embrionali, mentre promettente, sono dotati di bagaglio politico. E altri tipi di cellule muscolari prelevati da altre parti del corpo - compresi i muscoli scheletrici - sono stati utilizzati nei primi studi clinici, ma i risultati sono mescolati.

Il team di UM ha iniziato gli esperimenti di trapiantare BEHM nei cuori di ratti che hanno subito attacchi di cuore, e vedere se il nuovo tessuto può guarire i danni. Questo lavoro è stato condotto da Francesco Migneco, MD Inoltre, diverse macchie sono stati utilizzati per identificare la composizione delle strutture cardiovascolari, il lavoro condotto da Luda Khait, BS, un ricercatore associato con il Cuore Laboratory. Il patrimonio genetico del muscolo cardiaco è stato valutato da Khait e trovato ad essere abbastanza simile alla normalità muscolo cardiaco.

(0)
(0)

Commenti - 0

Non ci sono commenti

Aggiungi un commento

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Caratteri rimanenti: 3000
captcha