Wanneer u een hartaanval krijgt, een deel van je hart sterft. Zenuwcellen in de wand van het hart en een speciale klasse cellen die spontaan uitzetten en samentrekken – waardoor het hart perfect synchroon blijft kloppen – gaan voor altijd verloren. Chirurgen kunnen het getroffen gebied niet repareren. Het is alsof je geconfronteerd wordt met een weg vol kuilen, je verlaat wat er is en bouwt in plaats daarvan een nieuwe weg.

Onnodig te zeggen, dit is een buitengewoon inefficiënte manier om misschien wel het belangrijkste orgaan in het menselijk lichaam te behandelen. De beste aanpak zou zijn om uit te zoeken hoe het verdoofde gebied kan worden gereanimeerd, en in deze zoektocht een groep onderzoekers van Brown University en in India heeft misschien een antwoord.

De wetenschappers wendden zich tot nanotechnologie. In een laboratorium, ze bouwden een steigerachtige structuur bestaande uit koolstofnanovezels en een door de overheid goedgekeurd polymeer. Tests toonden aan dat de synthetische nanopatch natuurlijke hartweefselcellen – cardiomyocyten genaamd – en neuronen geregenereerd. Kortom, de tests toonden aan dat een dode regio van het hart weer tot leven kan worden gewekt.

"Dit hele idee is om iets te plaatsen waar dood weefsel is om het te helpen regenereren, zodat je uiteindelijk een gezond hart hebt, " zei David Stout, een afgestudeerde student aan de School of Engineering in Brown en de hoofdauteur van het artikel gepubliceerd in Acta Biomaterialia .

De aanpak, indien succesvol, miljoenen mensen zou helpen. In 2009, ongeveer 785, 000 Amerikanen leden aan een nieuwe hartaanval die verband hield met zwakte veroorzaakt door de met littekens bedekte hartspier van een eerdere hartaanval, volgens de American Heart Association. Even onheilspellend, een derde van de vrouwen en een vijfde van de mannen die een hartaanval hebben gehad, krijgt er binnen zes jaar nog een, voegden de onderzoekers eraan toe, verwijzend naar de American Heart Association.

Wat uniek is aan de experimenten bij Brown en bij het India Institute of Technology Kanpur, zijn de ingenieurs die koolstof-nanovezels gebruikten, spiraalvormige buizen met een diameter tussen 60 en 200 nanometer. De koolstof nanovezels werken goed omdat ze uitstekende geleiders van elektronen zijn, het uitvoeren van het soort elektrische verbindingen waarop het hart vertrouwt om een ​​​​gestage hartslag te behouden. De onderzoekers hechtten de nanovezels aan elkaar met behulp van een polymelkzuur-co-glycolzuurpolymeer om een ​​gaas te vormen van ongeveer 22 millimeter lang en 15 micron dik en lijkt op "een zwarte pleister, "Zei Stout. Ze legden het gaas op een glazen substraat om te testen of cardiomyocyten het oppervlak zouden koloniseren en meer cellen zouden laten groeien.

In tests met koolstofnanovezels met een diameter van 200 nanometer bezaaid met cardiomyocyten, vijf keer zoveel hartweefselcellen koloniseerden het oppervlak na vier uur dan met een controlemonster dat alleen uit het polymeer bestond. Na vijf dagen, de dichtheid van het oppervlak was zes keer groter dan het controlemonster, meldden de onderzoekers. De neuronendichtheid was na vier dagen ook verdubbeld, voegden ze eraan toe.

De steiger werkt omdat hij elastisch en duurzaam is, en kan dus uitzetten en samentrekken zoals hartweefsel, zei Thomas Webster, universitair hoofddocent in engineering en orthopedie bij Brown en de corresponderende auteur op het papier. Het is vanwege deze eigenschappen en de koolstof nanovezels dat cardiomyocyten en neuronen samenkomen op de steiger en nieuwe cellen voortbrengen, in feite het gebied regenereren.

De wetenschappers willen het steigerpatroon aanpassen om de elektrische stroom van het hart beter na te bootsen, evenals een in-vitromodel bouwen om te testen hoe het materiaal reageert op de spanning en het hartslagregime van het hart. Ze willen er ook voor zorgen dat de cardiomyocyten die op de steigers groeien, dezelfde capaciteiten hebben als andere hartweefselcellen.