ВСЛУХ

Сердечные клапаны быстрого изготовления «разрулили» кровоток овец сразу после имплантации

Смотреть
Сердечные клапаны быстрого изготовления «разрулили» кровоток овец сразу после имплантации
Исследователи разработали метод дешёвого изготовления сердечных клапанов за считанные минуты, которые функционируют сразу после имплантации. Технологию они описали в журнале Matter, а вообще для простоты образно сравнивают с «аппаратом для приготовления сахарной ваты с феном позади».


Биоинженер из Гарвардского университета и один из авторов исследования Майкл Питерс рассказал, что основные преимущества метода — скорость и точность при изготовлении. Создатели сумели из очень маленьких, в наномасштабе, волокон имитировать внеклеточную основу, внутри которой смогут расти и жить клетки сердечного клапана. Более того, биофизики могут ткать полноценные клапаны за считанные минуты. А прочие доступные в настоящее время технологии требуют на аналогичный результат недель или даже месяцев.

Пульмональный клапан сердца расположен в месте выхода лёгочного ствола из правого желудочка. У него три изогнутые заслонки, которые обеспечивают ток крови только в лёгочный ствол. Пульмональный клапан отвечает за контроль одностороннего кровотока через сердце, с каждым ударом он полностью открывается, позволяя крови течь в нужном направлении, а затем полностью закрывается, предотвращая обратный кровоток.

Для изготовления клапанов исследователи направляют воздушными струями жидкий полимер на шаблон нужной формы. В результате получается бесшовная сетка из мельчайших волокон. Клапаны задуманы и как временные, и как регенерирующие, если необходимо. То есть представляют собой пористый каркас, в который прорастают естественные клетки организма, и по мере биоразложения полимера клапан становится, как естественный.

Сердечные клапаны быстрого изготовления «разрулили» кровоток овец сразу после имплантации


Клетки слишком малы, нанометрового масштаба, и 3D-печать здесь не помогла бы. А сфокусированное вращение струи воздуха способно формировать структуры нужного размера. Когда растущие клетки организма забираются в этот каркас, они чувствуют себя как в сердечном клапане, а не среди синтетики, прокомментировал старший автор научной работы биоинженер Кит Паркер из Гарвардского университета.

Коллеги проверили прочность, эластичность и способность клапанов многократно открываться и закрываться с помощью дубликатора импульсов, то есть устройства, имитирующего сердцебиение.

Натуральный сердечный клапан функционирует миллиарды циклов на протяжении всей жизни человека. Искусственные должны быть очень эластичными и сохранять форму. А также аналоги должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать обратное давление крови, добавил Майкл Питерс.

Учёные также выращивали сердечные клетки на клапанах, чтобы проверить биосовместимость и посмотреть, насколько хорошо клетки могут проникать в каркасы.

Клапаны находятся в непосредственном контакте с кровью, поэтому нам нужно убедиться, что материал не вызывает тромбоза или закупорки кровеносных сосудов

— Сара Мотта, соавтор исследования, биофизик в Гарвардском и Цюрихском университетах.

Наконец, исследователи протестировали функциональность клапанов на овцах. Эти подопытные подошли по нескольким причинам: физическая нагрузка на сердца овцы и человека схожи. А также сердца овец подвержены ускоренному метаболизму кальция, что представляет повышенный риск отложений — это распространённое осложнение для людей с искусственным сердечным клапаном.

Хирурги имплантировали клапаны двум овцам и в течение часа контролировали положение и работу с помощью УЗИ. Оба клапана успешно встали на место и сразу же заработали. Но у одной овцы клапан сместился через несколько минут. Исследователи думают, что он был неподходящего размера. У второй овцы клапан демонстрировал хорошую функциональность в течение часа. Посмертный анализ подопытного животного показал, что осложнений в виде разрывов или образования тромба не случилось, а клетки организма уже начали приживаться к искусственному заменителю.

В дальнейшем группа биофизиков планирует проверить работу клапанов в течение более длительного времени и на большем количестве овец. До испытаний на людях — путь традиционно неблизкий.

Автор:

Использованы фотографии: youtu.be/tJnClmO8_S0; medicalxpress.com

Мы в Мы в Яндекс Дзен
Индивидуальные копии сердца, напечатанные на 3D-принтере, выглядят и бьются так же, как настоящиеЛучшие роботы с Всемирной агропромышленной выставки – 2023