2020-02-13 23:00:01
生物工程师迈出了一步修补可能会受伤的心脏

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Trinity的生物工程师开发了一种原型补丁,其功能与心脏组织的关键方面相同。

它们的贴片可以承受机械要求,并模仿电信号传递特性,使我们的心脏有节奏地将血液泵入我们的身体。他们的工作从本质上使我们更接近可以修复破碎心脏的功能设计。

在欧盟,六分之一的男性和七分之一的女性将在生命中的某个时刻遭受心脏病发作。在世界范围内,心脏病造成的男女死亡人数比任何其他疾病都要多。

可以通过外科手术应用衬有心脏细胞的心脏补丁来恢复心脏病发作后切除的受损组织的心脏组织,并修复婴儿和儿童的先天性心脏缺陷。

不过,最终的目标是创建无细胞斑块,以恢复心脏细胞的同步跳动,而不会损害心肌的运动。

生物工程师在《高级功能材料》杂志上报告了他们的工作,这使我们更接近了这一现实。

Trinity的ussher生物医学工程助理教授,论文的高级作者Michael Monaghan说:

“尽管在该领域取得了一些进步,但心脏病仍然给我们的医疗系统和全球患者的生活质量带来了沉重负担。它直接或间接地通过家人和朋友影响着我们所有人。因此,研究人员一直在寻找开发新的治疗方法,包括干细胞治疗,生物材料凝胶注射剂和辅助装置。”

“我们的研究是针对传统材料的少数研究之一,通过有效的设计,我们可以模仿依赖于方向的心脏机械运动,这种运动可以重复进行。这是通过一种称为“融化电子书写”的新颖方法实现的通过与全国各地的供应商的密切合作,我们能够根据自己的设计需求定制流程。”

这项工作是在三位一体生物医学科学研究所的Trinity生物医学工程中心与Avectas Ltd的子公司Spraybase合作完成的。该中心由爱尔兰企业通过创新合作伙伴计划(IPP)资助。

Spraybase的主管Gillian Hendy博士是该论文的合著者。 Hendy博士赞扬了Trinity团队在Spraybase熔体电子书写(MEW)系统上完成的工作和取得的进步。

该团队取得的成功凸显了这项新技术在心脏领域的潜在应用,并通过IPP等平台简洁地捕捉了行业和学术合作的收益。

心脏组织的工程替代材料具有挑战性,因为它是一个不断移动和收缩的器官。使用聚酯基热塑性聚合物无法满足心肌(心肌)的机械要求,而聚酯基热塑性聚合物主要是生物医学应用的认可选择。

但是,热塑性聚合物的功能可以通过其结构几何形状加以利用。然后,生物工程师着手制作一个补丁,该补丁可以控制材料在多个方向上的膨胀,并使用工程设计方法对其进行调整。

这些贴片是通过Spraybase的一项核心技术-熔融电写来制造的,该技术可重复,准确且可扩展。贴剂还涂有导电聚合物聚吡咯,以提供导电性,同时保持细胞相容性。

该贴片抵制了反复拉伸,这是心脏生物材料的主要考虑因素,并显示出良好的弹性,可以精确模拟心肌的关键特性。

Monaghan教授补充说:

“从本质上讲,我们的材料满足了许多要求。散装材料目前已获批准用于医疗设备,该设计可适应心脏跳动的运动,并且已进行功能化以适应孤立的收缩组织之间的信号传递。”

“这项研究目前报告了我们方法和设计的发展,但是我们现在期待着进一步开发下一代设计和材料,最终目的是将该贴片用作心脏病发作的疗法。”

该论文的第一作者Dinorath Olvera博士补充说:

“我们的导电贴片在离体模型中支持生物组织之间的导电。因此,这些结果代表了朝着生物工程贴片迈出的重要一步,该贴片能够概括心脏组织的各个方面,即其机械运动和电信号传递。”

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