I bioingegneri del Trinity hanno sviluppato un prototipo di cerotto che svolge lo stesso lavoro degli aspetti cruciali del tessuto cardiaco.

Il loro cerotto resiste alle richieste meccaniche e imita le proprietà di segnalazione elettrica che consentono ai nostri cuori di pompare ritmicamente il sangue intorno ai nostri corpi. Il loro lavoro essenzialmente ci porta un passo avanti verso un design funzionale che potrebbe riparare un cuore spezzato.

Un uomo su sei e una donna su sette nell'UE subiranno un attacco di cuore ad un certo punto della loro vita. In tutto il mondo, le malattie cardiache uccidono più donne e uomini, indipendentemente dalla razza, rispetto a qualsiasi altra malattia.

I cerotti cardiaci rivestiti con cellule cardiache possono essere applicati chirurgicamente per ripristinare il tessuto cardiaco in pazienti a cui è stato rimosso il tessuto danneggiato dopo un infarto e per riparare difetti cardiaci congeniti nei neonati e nei bambini.

In definitiva, anche se, l'obiettivo è creare patch senza cellule in grado di ripristinare il battito sincrono delle cellule del cuore, senza compromettere il movimento del muscolo cardiaco.

I bioingegneri riferiscono il loro lavoro, che ci avvicina di un passo a tale realtà, nel diario Materiali funzionali avanzati .

Michael Monaghan, professore assistente ussher in ingegneria biomedica al Trinity, e autore senior sulla carta, disse:

"Nonostante alcuni progressi nel campo, le malattie cardiache rappresentano ancora un enorme onere per i nostri sistemi sanitari e per la qualità della vita dei pazienti in tutto il mondo. Colpisce tutti noi direttamente o indirettamente attraverso la famiglia e gli amici. Di conseguenza, i ricercatori sono continuamente alla ricerca di nuovi trattamenti che possono includere trattamenti con cellule staminali, iniezioni di gel di biomateriale e dispositivi di assistenza".

"Il nostro è uno dei pochi studi che guarda ad un materiale tradizionale, e attraverso un design efficace ci permette di imitare il movimento meccanico dipendente dalla direzione del cuore, che può essere sostenuto in modo ripetitivo. Ciò è stato ottenuto attraverso un nuovo metodo chiamato "melt electrowriting" e grazie alla stretta collaborazione con i fornitori situati a livello nazionale siamo stati in grado di personalizzare il processo per adattarlo alle nostre esigenze di progettazione".

Questo lavoro è stato eseguito nel Trinity Center for Biomedical Engineering, con sede presso il Trinity Biomedical Sciences Institute in collaborazione con Spraybase, una sussidiaria di Avectas Ltd. È stata finanziata da Enterprise Ireland attraverso l'Innovation Partnership Program (IPP).

Dott.ssa Gillian Hendy, il direttore di Spraybase è coautore del documento. Il Dr. Hendy ha elogiato il team di Trinity per il lavoro completato e i progressi fatti sul sistema Spraybase Melt Electrowriting (MEW).

Il successo ottenuto dal team mette in evidenza le potenziali applicazioni di questa nuova tecnologia nel campo cardiaco e cattura in modo succinto i vantaggi dell'industria e della collaborazione accademica, attraverso piattaforme come l'IPP.

L'ingegneria dei materiali sostitutivi per il tessuto cardiaco è impegnativa poiché è un organo che si muove e si contrae costantemente. Le esigenze meccaniche del muscolo cardiaco (miocardio) non possono essere soddisfatte utilizzando polimeri termoplastici a base di poliestere, che sono prevalentemente le opzioni approvate per le applicazioni biomediche.

Però, la funzionalità dei polimeri termoplastici potrebbe essere sfruttata dalla sua geometria strutturale. I bioingegneri hanno quindi iniziato a creare un cerotto in grado di controllare l'espansione di un materiale in più direzioni e a regolarlo utilizzando un approccio di progettazione ingegneristica.

I cerotti sono stati prodotti tramite elettroscrittura a fusione, una tecnologia fondamentale di Spraybase, che è riproducibile, accurato, e scalabile. I cerotti sono stati anche rivestiti con il polipirrolo polimerico elettroconduttivo per fornire conduttività elettrica mantenendo la compatibilità delle celle.

Il cerotto ha resistito a ripetuti stiramenti, che è una preoccupazione dominante per i biomateriali cardiaci, e ha mostrato una buona elasticità, per imitare accuratamente quella proprietà chiave del muscolo cardiaco.

Il professor Monaghan ha aggiunto:

"Essenzialmente, il nostro materiale risponde a molti requisiti. Il materiale sfuso è attualmente approvato per l'uso di dispositivi medici, il design asseconda il movimento del cuore che pompa, ed è stato funzionalizzato per accogliere la segnalazione tra tessuti contrattili isolati."

"Questo studio riporta attualmente lo sviluppo del nostro metodo e design, ma ora non vediamo l'ora di promuovere la prossima generazione di design e materiali con l'obiettivo finale di applicare questo cerotto come terapia per un infarto".

Dott. Dinorat Olvera, Trinità, primo autore sulla carta, aggiunto:

"I nostri cerotti elettroconduttivi supportano la conduzione elettrica tra i tessuti biologici in un modello ex vivo. Questi risultati rappresentano quindi un passo significativo verso la generazione di un cerotto bioingegnerizzato in grado di ricapitolare aspetti del tessuto cardiaco, vale a dire il suo movimento meccanico e la segnalazione elettrica".