Quando si verifica un infarto, il muscolo nel tessuto cardiaco può essere sfregiato, interferire con l'attività elettrica necessaria per una sana funzione cardiaca. Sono disponibili trattamenti farmacologici che alleviano ulteriori danni, ma questi non portano alla rigenerazione dei tessuti. È stato provato l'uso di materiali artificiali per riparare o ricostruire parti danneggiate, ma solo di recente il lavoro si è concentrato sulle proprietà elettriche necessarie per un corretto funzionamento cardiaco.

In questa settimana APL Bioingegneria i ricercatori esaminano l'uso di biomateriali elettricamente conduttivi per la riparazione e il trattamento del cuore. I ricercatori hanno considerato tre modi in cui questi materiali possono essere utilizzati:creare impalcature su cui le cellule cardiache potrebbero rigenerarsi, per realizzare cerotti elettricamente conduttivi per riparare i tessuti danneggiati, e per produrre idrogel iniettabili per trasportare farmaci a specifiche regioni cardiache.

Un cuore sano batte quando le cellule del miocardio si contraggono. Il miocardio è composto da fibre orientate con precisione, quindi la contrazione avviene in modo tortuoso. Le contrazioni sono innescate da un segnale elettrico proveniente da cellule specializzate note come nodo seno-atriale. Questo segnale si propaga attraverso il muscolo cardiaco al miocardio, a meno che non incontri tessuto cicatriziale. la cicatrice, che funge da isolante elettrico, può fermare questo segnale, interferire con la contrazione.

I ricercatori stanno ora sviluppando materiali elettricamente conduttivi per superare questo problema con il tessuto cicatriziale abbinando le proprietà di conduttanza elettrica del miocardio nativo. I tipi di materiali esaminati in questo documento includono piccoli tubi o fogli di carbonio; minuscole nanoparticelle metalliche, di solito d'argento o d'oro; carburi metallici, compreso il carburo di titanio ampiamente usato; e polimeri (plastiche) drogati con sostanze speciali che consentono loro di condurre elettricità.

Qualsiasi materiale estraneo introdotto nell'organismo deve essere biocompatibile per evitare tossicità sia a breve che a lungo termine. Alcuni problemi di tossicità sono sottili. nanoparticelle d'argento, Per esempio, hanno una tossicità dipendente dalle dimensioni quando vengono consegnati ai polmoni. Per molti di questi materiali, tossicità, particolarmente a lungo termine, non è stato ancora valutato. Però, alcune di queste sostanze possono conferire effetti benefici. Per esempio, alcuni carburi metallici noti come MXene possono essere antinfiammatori.

Il coautore Michael Monaghan suggerisce che "un polimero noto come PEDOT potrebbe essere il più adatto per innesti o impalcature elettricamente conduttive, poiché può essere fabbricato in strutture 3D senza diversi materiali di supporto." I ricercatori suggeriscono anche che alcune delle proprietà tossiche di PEDOT potrebbero essere prevenute purificando più completamente il materiale quando viene preparato. Sono necessari ulteriori studi.