Forskare uppfinnar muskler från sprayburken

Steg till det artificiella hjärtat: muskler från sprayburken

Omkring en till två procent av den vuxna befolkningen i den utvecklade världen lider av svår hjärtsvikt (hjärtsvikt). Om möjligt transplanteras ett givarhjärta till patienter i slutstadiet. Ofta finns emellertid inget lämpligt organ tillgängligt. Ett konstgjort hjärta kan vara frälsningen. För att återskapa det komplexa organet i laboratoriet skulle det emellertid först vara nödvändigt att odla komplex levande vävnad. Forskare har nu kommit närmare detta mål: De använde en sprayprocess för att producera fungerande muskelfibrer.

En av de vanligaste sjukdomarna som orsakar död

Hjärtinsufficiens (hjärtsvikt) är en av de vanligaste dödliga sjukdomarna. Som ett resultat av denna sjukdom kan hjärtat inte längre ge kroppen tillräckligt med blod och syre. Under de senaste åren har nya metoder för behandling av hjärtsvikt rapporterats gång på gång som kan öka motståndskraft och prestanda. Men som hjärtat försvagar och hotar att misslyckas, är en hjärttransplantation den enda behandlingen som kan rädda den kritiskt sjuka patientens liv. Men inte alltid ett lämpligt organ är tillgängligt. Ett konstgjort hjärta kan vara frälsningen. Schweiziska forskare från Federal Materials Testing and Research Institute (Empa) har kommit lite närmare detta mål.

Den som förlitar sig på en transplantation på grund av hjärtsvikt måste hoppas på ett lämpligt givarorgan. Idealiskt skulle vara ett konstgjort hjärta. Forskare har kommit ett steg närmare detta. De använde en sprutprocess för att utveckla muskelfibrer. (Bild: psdesign1 / fotolia.com)

Artificiellt organ i hjärtsvikt

De som lider av en transplantation på grund av hjärtsvikt måste hoppas på ett lämpligt givarorgan. Ett elegant alternativ skulle vara ett konstgjort hjärta, vilket inte leder till några avvisningsreaktioner i kroppen efter implantation.

Projektet "Zürich Heart" av forskningsförbundet Universitetsmedicin Zürich, som Empa är partner till, utvecklar för närvarande ett sådant artificiellt hjärta.

Så att pumpen från laboratoriet accepteras av kroppen, borde den - inslagna i mänsklig vävnad och vara fodrad - som en osynlig kappa.

Växande flerskiktiga funktionella vävnader är dock fortfarande en stor utmaning inom det växande området för vävnadsteknik..

Empa-forskare har nu lyckats växa celler i en tredimensionell plastram till muskelfibrer.

Muskelfibrer ger stabilitet och flexibilitet hos det stadigt slående hjärtat

"Det mänskliga hjärtat är naturligt sammansatt av flera skikt av olika vävnader", förklarar Lukas Weidenbacher från Empa-avdelningen Biomimetic Membranes and Textiles i St. Gallen i ett uttalande.

Muskelfibrer i fodret spelar en avgörande roll här, för att de ger stabilitet och flexibilitet i det ständigt slående hjärtat.

Växande flerskiktade muskelfibrer är emellertid svåra eftersom cellerna först måste placeras i en rumslig ram.

"Även om det är möjligt att producera tredimensionella plaststrukturer som mycket liknar mänsklig vävnad, såsom så kallad elektrospinning, säger Weidenbacher.

Här spinnas flytande polymerer som gossamergängor i form av naturlig vävnad. Skadliga lösningsmedel som är nödvändiga för metoden är emellertid gift för de känsliga cellerna.

Smalt skydd

Empa-forskarna har därför packat de värdefulla cellerna i skyddande kapslar. Ett gelatinskal innehåller en till två celler vardera. Detta skyddar cellerna från lösningsmedlen.

En speciell sprutteknik, elektrospraying, gör att kapslarna kan sättas in i pannan i spunnen ställningen. "Sprutningen kan överleva de skyddade cellerna på det här sättet mycket bra", förklarar materialforskaren.

När cellerna har sedimenterat vid målplatsen löser gelatinkapseln inom några minuter.

Med scanningelektronmikroskopet visar bilderna av cellerna i deras plastnäts att när omkapslarna är upplösa börjar de omogna stamcellerna att smälta ihop och mogna i långsträckta muskelfibrer.

I slutet bör en struktur upprättas som är så lika som möjligt för naturlig muskelvävnad. "Eftersom det konstgjorda hjärtat spolas permanent av blodet, är det viktigt att ytorna är utformade så att inga blodproppar bildas", säger Weidenbacher.

Osynlig för kroppen

För försöksserien använde forskarna omogna muskelceller från en muscellslinje. Progenitorcellerna differentierades till ställningen och producerade proteiner som vanligtvis finns i muskler.

Det implanterbara artificiella hjärtat kommer dock i framtiden att vara utrustat med celler som kommer från patienten själv. Således kan ett personligt hjärta uppfödas för de drabbade, vilket fortfarande är "osynligt" för kroppens försvar. (Ad)