Omdat hartcellen zich niet kunnen vermenigvuldigen en hartspieren weinig stamcellen bevatten, hartweefsel is niet in staat zichzelf te herstellen na een hartaanval. Nu zetten onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv letterlijk een nieuwe gouden standaard in hartweefselmanipulatie.

Dr. Tal Dvir en zijn afgestudeerde student Michal Shevach van de afdeling Biotechnologie van TAU, Afdeling Materials Science and Engineering, en Centrum voor Nanowetenschap en Nanotechnologie, hebben geavanceerde micro- en nanotechnologische hulpmiddelen ontwikkeld - variërend in grootte van een miljoenste tot een miljardste van een meter - om functionele vervangingsmiddelen voor beschadigd hartweefsel te ontwikkelen. Op zoek naar innovatieve methoden om de hartfunctie te herstellen, met name cardiale "pleisters" die in het lichaam kunnen worden getransplanteerd om beschadigd hartweefsel te vervangen, Dr. Dvir heeft letterlijk goud geslagen. Hij en zijn team ontdekten dat gouddeeltjes de geleidbaarheid van biomaterialen kunnen verhogen.

In een studie gepubliceerd door Nano-letters , Het team van Dr. Dvir presenteerde hun model voor een superieure hybride hartpleister, die biomateriaal bevat dat is geoogst van patiënten en gouden nanodeeltjes. "Ons doel was tweeledig, " zei Dr. Dvir. "Om weefsel te manipuleren dat geen immuunrespons bij de patiënt zou veroorzaken, en om een ​​functionele patch te fabriceren die niet wordt geteisterd door signalerings- of geleidbaarheidsproblemen."

Een steiger voor hartcellen

Hartweefsel wordt geconstrueerd door cellen toe te staan, ontleend aan de patiënt of andere bronnen, groeien op een driedimensionale steiger, vergelijkbaar met het collageenraster dat van nature de cellen in het hart ondersteunt. Overuren, de cellen komen samen om een ​​weefsel te vormen dat zijn eigen elektrische impulsen genereert en spontaan uitzet en samentrekt. Het weefsel kan dan chirurgisch worden geïmplanteerd als een pleister om beschadigd weefsel te vervangen en de hartfunctie bij patiënten te verbeteren.

Volgens Dr. Dvir, recente inspanningen in de wetenschappelijke wereld richten zich op het gebruik van steigers van varkensharten om het collageenraster te leveren, genaamd de extracellulaire matrix, met als doel ze te implanteren bij menselijke patiënten. Echter, door achtergebleven restanten van antigenen zoals suiker of andere moleculen, de immuuncellen van de menselijke patiënt zullen waarschijnlijk de dierlijke matrix aanvallen.

Om deze immunogene reactie aan te pakken, De groep van Dr. Dvir stelde een nieuwe benadering voor. Vetweefsel uit de eigen maag van een patiënt kan gemakkelijk en snel worden geoogst, zijn cellen efficiënt verwijderd, en de resterende matrix behouden. Deze scaffold roept geen immuunrespons op.

Goud gebruiken om een ​​hartnetwerk te creëren

Het tweede dilemma om functionele netwerksignalen tot stand te brengen, werd gecompliceerd door het gebruik van de menselijke extracellulaire matrix. "Technische patches brengen niet onmiddellijk verbindingen tot stand, " zei Dr. Dvir. "Biomateriaal dat voor een matrix wordt geoogst, is meestal isolerend en dus storend voor netwerksignalen."

Aan zijn laboratorium voor weefseltechnologie en regeneratieve geneeskunde, Dr. Dvir onderzocht de integratie van gouden nanodeeltjes in hartweefsel om elektrische signalering tussen cellen te optimaliseren. "Om ons probleem met elektrische signalering aan te pakken, we hebben gouden nanodeeltjes afgezet op het oppervlak van onze door patiënten geoogste matrix, het biomateriaal 'versieren' met geleiders, " zei Dr. Dvir. "Het resultaat was dat de niet-immunogene hybride pleister mooi samentrok als gevolg van de nanodeeltjes, het overbrengen van elektrische signalen veel sneller en efficiënter dan niet-gemodificeerde steigers."

De voorlopige testresultaten van de hybride pleister bij dieren waren positief. "We moeten nu bewijzen dat deze autologe hybride hartpatches de hartfunctie verbeteren na hartaanvallen met een minimale immuunrespons, " zei Dr. Dvir. "Dan zijn we van plan om het naar grote dieren te verplaatsen en daarna, tot klinische proeven."