In den Vereinigten Staaten sind Herzkrankheiten die häufigste Todesursache für die Bevölkerung. Sie sind verantwortlich, denkst du, von mindestens 47 % der Todesfälle auch in Europa. Laut dem geben USA, alle 36 Sekunden stirbt ein Mensch an Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Warum ist es uns noch nicht gelungen, diese besorgniserregende Tatsache zu entschärfen?
Es gibt viele Gründe, aber einer ist für den Zweck dieses Artikels am interessantesten: Herzgewebe regeneriert sich nicht. Andere Organe und Gewebe in unserem Körper können sich nach einer Verletzung regenerieren, unser Herz jedoch nicht. Deshalb ist das Tissue Bioengineering, das auch die Herstellung eines ganzen biohybridisierten und transplantierbaren menschlichen Herzens umfasst, so wichtig für die Zukunft der Herzmedizin.
Ein "natürliches künstliches" Herz
In den letzten Tagen haben die Bioingenieure von Harvards John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) entwickelten das erste Biohybrid-Modell eines menschlichen Ventrikels mit spiralförmig ausgerichteten schlagenden Herzzellen und zeigten, dass die Ausrichtung der Muskelzellen tatsächlich die Blutmenge, die der Ventrikel mit jeder Kontraktion pumpen kann, dramatisch erhöht.
Wie haben sie das biohybride Modell des menschlichen Herzens gemacht?
Möglich wurde dieser Fortschritt durch eine neue Methode der additiven Textilherstellung, die Fokussiertes Rotary Jet Spinning (FRJS). Das Verfahren ermöglichte die hochproduktive Herstellung von spiralförmig ausgerichteten Fasern mit Durchmessern im Bereich von wenigen Mikrometern bis zu Hunderten von Nanometern.
Entwickelt bei SEAS von der Disease Biophysics Group des Professors Bausatz Parker, FRJS-Fasern leiten die Zellausrichtung. Und sie ermöglichen die Bildung von präzise organisierten Strukturen, die die Anordnung in einem natürlichen menschlichen Herzen simulieren.
Der Erstellungsprozess
Die erste Stufe des FRJS funktioniert ein bisschen wie eine Zuckerwattemaschine. Eine flüssige Polymerlösung wird in ein Reservoir geladen und durch die Zentrifugalkraft durch eine kleine Öffnung herausgedrückt, während sich das Gerät dreht.
Wenn die Lösung den Tank verlässt, verdampft das Lösungsmittel und die Polymere verfestigen sich, um Fasern zu bilden. Dann steuert ein fokussierter Luftstrom die Ausrichtung der Fasern, die auf einem Verteiler abgelegt werden.
Das Team stellte fest, dass sich die Fasern in der Strömung durch Winkeln und Drehen des Kollektors ausrichten und um den Kollektor selbst drehen, während er sich dreht, wodurch die spiralförmige Struktur der Herzmuskeln nachgeahmt wird.
Biohybrides Herz: Perspektiven
Das Team zeigte auch, dass der Prozess auf die Größe eines echten menschlichen Herzens und sogar noch größer auf die Größe eines Walherzens skaliert werden kann (sie füllten die größeren Modelle nicht mit Zellen, weil dazu Milliarden von Kardiomyozytenzellen benötigt würden). .
Diese Studie ist hinsichtlich der medizinischen Perspektiven (und damit der Möglichkeit, die Funktion eines biohybriden Herzens im Labor nachzubilden) ebenso interessant wie hinsichtlich der möglichen Implikationen der FRJS-Technologie in anderen Bereichen. Tatsächlich untersucht das Team neben der Biofabrikation von Textilien auch andere Anwendungen für das FRJS-System, wie beispielsweise Lebensmittelverpackungen.
Abschließend empfehlen wir, a anzusehen Video über das bisher Gelesene, herausgegeben von der Harvard School of Engineering and Applied Sciences. Schließlich verweisen wir Sie auch zum Artikel auf ihrer Seite gepostet.
