Важный шаг был сделан в Гарварде для производства человеческих сердец для трансплантации

Das Сердце не может регенерировать после повреждения. Поэтому усилия специалистов по тканевой инженерии, пытающихся разработать методики регенерации сердечная мышца разработать и в перспективе создать с нуля целое сердце имеет большое значение для кардиологии и кардиохирургии. Однако это сложная задача, поскольку необходимо моделировать уникальные структуры, в первую очередь спиральное расположение клеток. Давно предполагалось, что такой тип клеточной организации необходим для перекачивания достаточно больших объемов крови.


Биоинженерам из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона удалось создать первую биогибридную модель камеры сердца человека. спирально расположенные сердечные клетки создать и тем самым доказать, что предположение было правильным. Такое спиральное расположение клеток значительно увеличивает количество крови, перекачиваемой с каждым ударом сердца. Это важный шаг, который приближает нас к цели создания пересаживаемого сердца с нуля», — говорит профессор Кит Паркер, один из ведущих авторов исследования. С результатами мы можем ознакомиться на страницах Наука читать.

 Источник изображения: Pixabay; Источник

Основу сегодняшних достижений американских ученых заложил 350 лет назад англичанин Ричард Лоуэр. Врач, среди пациентов которого был король Карл II, первым заметил и описал в Tractatus de Corde, что волокна сердечной мышцы расположены по спирали. В последующие столетия ученые узнавали о ней все больше и больше. Сердце, но изучить спиральное расположение его клеток было очень сложно. В 1969 году Эдвард Саллин из Медицинской школы Университета Алабамы выдвинул гипотезу о том, что сердце работает так эффективно благодаря спиральному расположению клеток. Однако проверить эту гипотезу было непросто, так как очень трудно сравнивать сердца с разными геометрия и волоконные массивы строить.
Нашей целью было построить модель, которая позволила бы нам проверить гипотезу Саллина и изучить значение структуры спирального волокна», — объясняет Джон Циммерман из SEAS.

Исследователи разработали метод под названием Focused Rotary Jet Spinning (FRJS). Устройство работает аналогично машине для производства сахарной ваты. жидкость биополимер в баке выходит через маленькое отверстие и центробежные силы, воздействующие на вращающийся бак, выталкиваются наружу. После выхода из резервуара растворитель испаряется из биополимера, и материал затвердевает в волокна. Точно контролируемый поток воздуха, в свою очередь, обеспечивает Волокна в нужную форму. Манипулируя этим лучом, можно придать волокнам правильную структуру, имитирующую структуру волокон сердечной мышцы. С помощью FRJS мы можем точно воспроизводить сложные структуры, создавая одно- и даже четырехкамерные структуры, — добавляет Хубин Чанг.

После того, как соответствующие структуры были сплетены таким образом, исследователи извлекли клетки сердечной мышцы крысы или кардиомиоциты получили человеческие стволовые клетки на таком каркасе. Через неделю скаффолд был покрыт несколькими слоями сократительных и диастолических сердечных клеток, расположенных так же, как и биополимерные волокна.
Исследователи создали два сердечные клеточные архитектуры. Один с волокнами, расположенными по спирали, другой с волокнами, расположенными по кругу. Потом их сравнили деформация камеры, скорость передачи электрических сигналов и количество крови, выбрасываемой во время сокращения. Было обнаружено, что камера с радиально расположенными волокнами превосходит камеру с круговым расположением во всех тестируемых аспектах.

Кроме того, ученые показали, что их метод можно масштабировать не только до размеров человеческого сердца, но даже до размеров сердца малого полосатика. Они не проводили никаких испытаний на более крупных моделях, потому что для этого используются миллиарды кардиомиоциты потребовал бы.