Bio-ingenieurs van Trinity hebben een prototype pleister ontwikkeld die hetzelfde werk doet als cruciale aspecten van hartweefsel.

Hun pleister is bestand tegen de mechanische eisen en bootst de elektrische signaaleigenschappen na waarmee ons hart ritmisch bloed door ons lichaam kan pompen. Hun werk brengt ons in wezen een stap dichter bij een functioneel ontwerp dat een gebroken hart zou kunnen genezen.

Eén op de zes mannen en één op de zeven vrouwen in de EU krijgt ooit in hun leven een hartaanval. Wereldwijd, hartziekte doodt meer vrouwen en mannen - ongeacht ras, dan welke andere ziekte dan ook.

Hartpleisters bekleed met hartcellen kunnen operatief worden aangebracht om hartweefsel te herstellen bij patiënten bij wie beschadigd weefsel is verwijderd na een hartaanval en om aangeboren hartafwijkingen bij zuigelingen en kinderen te herstellen.

uiteindelijk, Hoewel, het doel is om celvrije patches te maken die het synchrone kloppen van de hartcellen kunnen herstellen, zonder de beweging van de hartspier te belemmeren.

De bio-ingenieurs doen verslag van hun werk, die ons een stap dichter bij een dergelijke realiteit brengt, in het journaal Geavanceerde functionele materialen .

Michael Monaghan, ussher assistent-professor in biomedische technologie aan Trinity, en senior auteur op het papier, zei:

"Ondanks enige vooruitgang in het veld, hartziekten leggen nog steeds een enorme druk op onze gezondheidszorgsystemen en de levenskwaliteit van patiënten wereldwijd. Het raakt ons allemaal, direct of indirect via familie en vrienden. Als resultaat, onderzoekers zijn voortdurend op zoek naar nieuwe behandelingen, waaronder stamcelbehandelingen, biomateriaal gel injecties en hulpmiddelen."

"Het onze is een van de weinige studies die kijkt naar een traditioneel materiaal, en door een effectief ontwerp kunnen we de richtingsafhankelijke mechanische beweging van het hart nabootsen, die herhaaldelijk kan worden volgehouden. Dit werd bereikt door middel van een nieuwe methode genaamd 'melt electrowriting' en door nauwe samenwerking met de nationale leveranciers konden we het proces aanpassen aan onze ontwerpbehoeften."

Dit werk werd uitgevoerd in het Trinity Center for Biomedical Engineering, gevestigd in het Trinity Biomedical Sciences Institute in samenwerking met Spraybase, een dochteronderneming van Avectas Ltd. Het werd gefinancierd door Enterprise Ireland via het Innovation Partnership Program (IPP).

Dr. Gillian Hendy, directeur van Spraybase is een co-auteur van het papier. Dr. Hendy prees het team van Trinity voor het voltooide werk en de vooruitgang die werd geboekt met het Spraybase Melt Electrowriting (MEW)-systeem.

Het door het team behaalde succes benadrukt de mogelijke toepassingen van deze nieuwe technologie op het gebied van het hart en geeft een beknopte weergave van de voordelen van industriële en academische samenwerking, via platforms zoals het IPP.

Het ontwerpen van vervangende materialen voor hartweefsel is een uitdaging, omdat het een orgaan is dat voortdurend beweegt en samentrekt. Aan de mechanische eisen van de hartspier (myocardium) kan niet worden voldaan met behulp van thermoplastische polymeren op polyesterbasis, die overwegend de goedgekeurde opties zijn voor biomedische toepassingen.

Echter, de functionaliteit van thermoplastische polymeren kan worden benut door de structurele geometrie. De bio-ingenieurs begonnen vervolgens een patch te maken die de uitzetting van een materiaal in meerdere richtingen kon regelen en afstemmen met behulp van een technische ontwerpbenadering.

De patches werden vervaardigd via smeltelektroschrijven - een kerntechnologie van Spraybase - die reproduceerbaar is, nauwkeurig, en schaalbaar. De pleisters werden ook gecoat met het elektrisch geleidende polymeer polypyrrool om elektrische geleidbaarheid te verschaffen terwijl de celcompatibiliteit behouden bleef.

De pleister weerstond herhaaldelijk uitrekken, dat een dominante zorg is voor cardiale biomaterialen, en vertoonde een goede elasticiteit, om die belangrijke eigenschap van de hartspier nauwkeurig na te bootsen.

Professor Monaghan voegde toe:

"Eigenlijk, ons materiaal voldoet aan veel eisen. Het bulkmateriaal is momenteel goedgekeurd voor gebruik in medische hulpmiddelen, het ontwerp herbergt de beweging van het pompende hart, en is gefunctionaliseerd om signalering tussen geïsoleerde contractiele weefsels mogelijk te maken."

"Deze studie rapporteert momenteel de ontwikkeling van onze methode en ontwerp, maar we kijken er nu naar uit om de volgende generatie ontwerpen en materialen verder te ontwikkelen met als uiteindelijk doel deze pleister toe te passen als therapie voor een hartaanval."

Dr. Dinorath Olvera, drie-eenheid, eerste auteur op het papier, toegevoegd:

"Onze elektrisch geleidende pleisters ondersteunen elektrische geleiding tussen biologisch weefsel in een ex vivo model. Deze resultaten vertegenwoordigen daarom een ​​belangrijke stap in de richting van het genereren van een biotechnologische pleister die aspecten van hartweefsel kan recapituleren, namelijk de mechanische beweging en elektrische signalering."