«Заплатка-киборг» вместо трансплантации сердца
Многие пациенты, находящиеся в листе ожидания донорского сердца для трансплантации, умирают, так и не дождавшись своей очереди. К сожалению, на сегодняшний день у этого метода лечения нет достойной альтернативы.
Возможно, эту проблему удастся решить с помощью новой разработки исследователей Тель-Авивского университета, работающих под руководством профессора Тала Двира (Tal Dvir), представляющей собой бионическую «заплатку», состоящую из органических и искусственных компонентов. Фактически возможности такой заплатки превосходят возможности ткани человеческого сердца. Она способна сокращаться, как сердечная мышца, и в то же время ее функционирование можно регулировать как работу механизма.
По словам профессора Двира, первоочередной задачей было обеспечение возможности сокращения клеток, находящихся внутри заплатки, что объясняет потребность в органическом материале. С другой стороны, не менее важна была возможность мониторинга происходящего в бионической ткани и регулирования ее работы. Помимо этого разработчики хотели, чтобы имплантат мог высвобождать препараты непосредственно в ткань сердца для улучшения своей интеграции в организм.
Сначала они создали толстую пригодную для трансплантации бионическую ткань, состоящую из трехмерного нанокомпозитного каркаса, заселенного кардиомиоцитами. В эту ткань встроили гибкую электронную схему, регистрирующую активность сердечной мышцы и обеспечивающую соответствующую электрическую стимуляцию. Помимо этого электронные компоненты бионической ткани интегрированы с электроактивными полимерами, активация которых по требованию запускает высвобождение препаратов, таких как факторы роста или малые молекулы.
Профессор Двир поясняет, что при наличии такого имплантата лечащий врач сможет в реальном времени через компьютер снимать показания с датчиков, встроенных в бионический имплант, и оценивать состояние пациента. Это позволит своевременно принимать меры, такие как корректировка частоты сокращения сердца или активация высвобождения необходимых препаратов вне врачебного приема.
Долгосрочной целью работы над усовершенствованием бионического имплантата является наделение его способностью самостоятельно регулировать свое функционирование. Другими словами, при регистрации воспалительной реакции он начнет высвобождать противовоспалительный препарат, а в случае недостатка кислорода – молекулы, привлекающие в ткань сердца стволовые клетки, формирующие новые кровеносные сосуды.
В настоящее время доктор Двир изучает возможности применения разработанной концепции к головному и спинному мозгу для лечения неврологических заболеваний.
Удаленно регулируемая живая бионическая заплатка для сердца. Бионическая ткань состоит из живых сердечных клеток, полимеров и сложной наноэлектронной схемы. Эта интегрированная электронная система обладает большими возможностями, такими как интерактивная регистрация сокращений сердца и регуляция ритма в случаях необходимости. Помимо этого электроника способна регулировать высвобождение факторов роста и лекарственных препаратов для привлечения стволовых клеток или подавления воспалительной реакции после процедуры имплантации. Рисунок из статьи в Nature Materials.
Статья Tal Dvir et al. Engineered hybrid cardiac patches with multifunctional electronics for online monitoring and regulation of tissue function опубликована в журнале Nature Materials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам American Friends of Tel Aviv University: Cyborg Cardiac Patch May Treat the Diseased Heart.
17.03.2016