Poiché le cellule del cuore non possono moltiplicarsi e i muscoli cardiaci contengono poche cellule staminali, il tessuto cardiaco non è in grado di ripararsi dopo un infarto. Ora i ricercatori dell'Università di Tel Aviv stanno letteralmente stabilendo un nuovo standard di riferimento nell'ingegneria dei tessuti cardiaci.
Il dottor Tal Dvir e il suo studente laureato Michal Shevach del Dipartimento di Biotecnologie della TAU, Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, e Centro per le nanoscienze e le nanotecnologie, hanno sviluppato sofisticati strumenti micro e nanotecnologici, di dimensioni comprese tra un milionesimo e un miliardesimo di metro, per sviluppare sostituti funzionali per i tessuti cardiaci danneggiati. Alla ricerca di metodi innovativi per ripristinare la funzione cardiaca, in particolare "cerotti" cardiaci che potrebbero essere trapiantati nel corpo per sostituire il tessuto cardiaco danneggiato, Il dottor Dvir ha letteralmente colpito l'oro. Lui e il suo team hanno scoperto che le particelle d'oro sono in grado di aumentare la conduttività dei biomateriali.
In uno studio pubblicato da Nano lettere , Il team del Dr. Dvir ha presentato il suo modello per un cerotto cardiaco ibrido superiore, che incorpora biomateriale raccolto da pazienti e nanoparticelle d'oro. "Il nostro obiettivo era duplice, " ha detto il dottor Dvir. "Per ingegnerizzare un tessuto che non innescherebbe una risposta immunitaria nel paziente, e per fabbricare un cerotto funzionale non afflitto da segnali o problemi di conduttività."
Un'impalcatura per le cellule del cuore
Il tessuto cardiaco è ingegnerizzato consentendo alle cellule, prelevato dal paziente o da altre fonti, crescere su un'impalcatura tridimensionale, simile alla griglia di collagene che sostiene naturalmente le cellule del cuore. Col tempo, le cellule si uniscono per formare un tessuto che genera i propri impulsi elettrici e si espande e si contrae spontaneamente. Il tessuto può quindi essere impiantato chirurgicamente come cerotto per sostituire il tessuto danneggiato e migliorare la funzione cardiaca nei pazienti.
Secondo il dottor Dvir, i recenti sforzi nel mondo scientifico si concentrano sull'uso di scaffold di cuori di maiale per fornire la griglia di collagene, chiamata matrice extracellulare, con l'obiettivo di impiantarli in pazienti umani. Però, a causa di residui residui di antigeni come zucchero o altre molecole, le cellule immunitarie dei pazienti umani possono attaccare la matrice animale.
Per affrontare questa risposta immunogenica, Il gruppo del Dr. Dvir ha suggerito un nuovo approccio. Il tessuto grasso dallo stomaco di un paziente potrebbe essere raccolto facilmente e rapidamente, le sue cellule rimosse in modo efficiente, e la matrice rimanente conservata. Questa impalcatura non provoca una risposta immunitaria.
Usare l'oro per creare una rete cardiaca
Il secondo dilemma, per stabilire segnali di rete funzionali, è stato complicato dall'uso della matrice extracellulare umana. "Le patch ingegnerizzate non stabiliscono connessioni immediatamente, " ha detto il dottor Dvir. "Il biomateriale raccolto per una matrice tende ad essere isolante e quindi a disturbare i segnali di rete".
Presso il suo Laboratorio di Ingegneria dei Tessuti e Medicina Rigenerativa, Il dott. Dvir ha esplorato l'integrazione di nanoparticelle d'oro nel tessuto cardiaco per ottimizzare la segnalazione elettrica tra le cellule. "Per risolvere il nostro problema di segnalazione elettrica, abbiamo depositato nanoparticelle d'oro sulla superficie della nostra matrice raccolta dal paziente, 'decorando' il biomateriale con conduttori, " ha detto il dottor Dvir. "Il risultato è stato che il cerotto ibrido non immunogenico si è contratto bene a causa delle nanoparticelle, trasferire i segnali elettrici in modo molto più rapido ed efficiente rispetto agli scaffold non modificati".
I risultati dei test preliminari del cerotto ibrido negli animali sono stati positivi. "Ora dobbiamo dimostrare che questi cerotti cardiaci ibridi autologhi migliorano la funzione cardiaca dopo attacchi di cuore con una risposta immunitaria minima, " ha detto il dottor Dvir. "Allora abbiamo in programma di spostarlo su animali di grandi dimensioni e dopo di che, alle sperimentazioni cliniche».
