Trójwymiarowa łata z żywymi komórkami jako alternatywa dla osierdzia wołowego
RCPatch – bioinżynieryjna łata sercowa wspomagająca regenerację mięśnia sercowego
Po zawale serca przepływ krwi do mięśnia sercowego zostaje przerwany, a wynikający z tego niedobór tlenu może prowadzić do uszkodzeń. W ciężkich przypadkach ściana serca może ulec pęknięciu, co wymaga natychmiastowej interwencji chirurgicznej. Obecnie do naprawy takich ubytków stosuje się łaty z osierdzia wołowego, cenione za stabilność, przepuszczalność i łatwość implantacji.
Zespół interdyscyplinarny z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) oraz Uniwersyteckiego Szpitala w Zurychu, kierowany przez prof. Roberta Katzschmanna i prof. Omera Dzemaliego, opracował nową trójwymiarową łatę sercową przeznaczoną do implantacji wewnątrzkomorowej. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Advanced Materials.
Nie tylko uszczelniać, ale też leczyć
Stosowane obecnie łaty z osierdzia wołowego (BPP, bovine pericardial patches) mają istotne wady. Są biologicznie obojętne, pozostają w sercu jako ciała obce i nie ulegają rozkładowi, a ponadto mogą wywoływać niepożądane reakcje, takie jak zwapnienia, zakrzepy czy stany zapalne. – Tradycyjne łaty nie integrują się z tkanką mięśnia sercowego i pozostają w organizmie na stałe. Chcieliśmy rozwiązać ten problem, tworząc łatę, która wrośnie w istniejącą tkankę serca – wyjaśnia Lewis Jones, główny autor publikacji.
Nowa „RCPatch” (Reinforced Cardiac Patch) może stać się długoterminową alternatywą dla łatek z osierdzia wołowego. – Naszym celem było stworzenie łaty, która nie tylko zamyka ubytek, ale także pomaga w pełnej jego naprawie – podkreśla Katzschmann.
Jedna łata, trzy elementy
RCPatch ma przewagę nad osierdziem wołowym, ponieważ składa się z trzech części: drobnej siatki uszczelniającej uszkodzenie, rusztowania 3D zapewniającego stabilność oraz hydrożelu zasiedlonego komórkami mięśnia sercowego. Rusztowanie, wykonane z biodegradowalnego polimeru metodą druku 3D, ma strukturę kratownicy, którą można wypełnić hydrożelem z żywymi komórkami.
Naukowcy połączyli kratownicę z cienką siatką, którą również wzbogacili hydrożelem. Dzięki temu RCPatch integruje się z otaczającą tkanką i zrasta z komórkami mięśnia sercowego. – Dużą zaletą jest to, że rusztowanie całkowicie degraduje się po połączeniu komórek z tkanką, więc w sercu nie pozostaje żaden obcy materiał – dodaje Jones. Połączenie trzech elementów daje zwartą, łatwą w użyciu łatę, częściowo zbudowaną z żywych komórek.
Pierwsze testy na sercu
Wstępne badania na zwierzętach potwierdziły możliwość skutecznej implantacji łaty i jej odporność na wysokie ciśnienie wewnątrz serca. Udało się zapobiec krwawieniu i przywrócić funkcję skurczową. W testach przedklinicznych na modelach świńskich RCPatch zastosowano do zamknięcia sztucznego ubytku w lewej komorze. – Udało nam się wykazać, że łata zachowuje integralność strukturalną nawet przy rzeczywistym ciśnieniu krwi – mówi Katzschmann.
Zespół badawczy stworzył obiecującą podstawę do opracowania mechanicznie wzmocnionej, bioinżynieryjnej łaty sercowej odpowiedniej do implantacji u ludzi. Docelowo RCPatch ma nie tylko naprawiać, ale też regenerować uszkodzenia mięśnia sercowego, prowadząc do pełnego wyleczenia. Następnym krokiem będzie dalsze doskonalenie materiału i ocena jego stabilności w długoterminowych badaniach na zwierzętach.
Źródło: Advanced Materials, Volumetric 3D Printing and Melt-Electrowriting to Fabricate Implantable Reinforced Cardiac Tissue Patches
DOI: http://dx.doi.org/10.1002/adma.202504765
