Новый гидрогель для починки миокарда

Штопаное сердце
Ученые разработали искусственную сердечную мышцу

Артем Асташенков, «Русская планета»

Ученые представили искусственные ткани сердечной мышцы. Изготовленные на основе принципиально нового гидрогеля, они способны сокращаться не только в лабораторных условиях, но и при пересадке в сердце подопытного животного. Разработка была представлена на 247-й национальном съезде и выставке Американского химического общества, проходящей в Техасе 16-20 марта (Building heart tissue that beat).

Гидрогели – общее название класса полимерных веществ, насыщенных водой. Обычно они гибки как ткани живого организма и отлично поглощают влагу. В зависимости от химического состава, существует множество сфер применения гидрогелей: производство контактных линз, подгузников, взрывчатки и клея; косметическая хирургия; лечение ожогов; доставка лекарств в нужную подсистему организма и другие.

Сходство гидрогелей с биологическими тканями давно привлекло внимание исследователей, работающих над регенерацией поврежденных и созданием искусственных органов. Уже существует и активно применяется искусственная кожа; ученые работают над заменителями хрящей, мышц и роговой оболочки глаза. Во всех этих случаях гидрогели выступают в роли «строительного» каркаса.

Исследователи Гарвардской медицинской школы Назим Аннаби и Али Хадемхосейни и их коллеги из больницы Бригхэма и Сиднейского университета задались целью адаптировать гидрогелевую технологию для производства тканей, которыми можно было бы «подлатать» поврежденное сердце. Эта задача значительно сложнее, чем изготовление искусственной кожи: ткани сердца имеют сложную трехмерную структуру, а главное, эластичны и устойчивы к нагрузкам, вызванным сокращениями в ходе сердцебиения.

Используя традиционные гидрогели на основе натуральных протеинов, ученые смогли точно подогнать химические, биологические, механические и электрические свойства материала под различные ткани человеческого организма, но повторить эластичность сердечной мышцы не удавалось: гель рассыпался, как желатин.

Прорыв произошел, когда исследователи создали новый гидрогель на основе тропоэластина – белка, повсеместно встречающегося в теле человека. Новый гелевый каркас для имплантата отвечал всем требованиям для использования в регенерации сердечной мышцы. Теперь предстояло вырастить на нем сами клетки сердечной мышцы, что тоже задача нетривиальная.

Гидрогель для сердечной мышцы. Фото: biofutur.com

Чтобы клеточная структура «заплатки» соответствовала природной, лаборатория Хадемхосейни воспользовалась технологиями 3D-печати и микроинженерии. Они придали гелю структуру, которая направляла рост тканей в нужную форму. В результате получилось множество небольших участков сердечно-мышечной ткани в микроузоре из направляющих желобков на эластичном субстрате. А главное – в ходе экспериментов они синхронно сокращались.

Сейчас гарвардские ученые работают над адаптацией этой технологии для производства мышц опорно-двигательного аппарата, сердечных клапанов, кровеносных сосудов и содержащих их кожных покровов. Кроме того, они начали испытания «сердечной заплатки» на крупных животных.

Сердечно-мышечные ткани подвержены серьезным травмам в результате сердечных приступов и других подобных инцидентов. Обычным решением в такой ситуации является полная трансплантация сердца, но донорских органов хватает далеко не всем, да и осложнения, вплоть до отторжения, не исключены. Ученые много лет искали способ вылечить собственные ткани пациента, пережившего инфаркт. Представленные гарвардскими исследователями «заплатки» могут решить эту проблему.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
20.03.2014