Inginerii au dezvoltat un model funcțional de inimă umană în miniatură

Deși cercetările privind tratamentele pentru bolile cardiovasculare au parcurs un drum lung în ultimele decenii, problemele de inimă încă pun viața în pericol pentru milioane oameni din întreaga lume, în fiecare an.

Un mic model de lucru al unui ventricul uman ar putea deschide noi terenuri în dezvoltarea de noi medicamente și terapii și pentru studierea dezvoltării afecțiunilor cardiovasculare, oferind cercetătorilor o alternativă etică și mai precisă la abordările existente.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

Cercetătorii de la Universitatea din Toronto și de la Universitatea din Montreal din Canada au realizat o inginerie inversă a unui vas milimetric care nu numai că bate ca adevărat, dar pompează lichid la fel ca și camera de ieșire musculară a inimii unui embrion uman, indică Science Alert.

„Cu modelul nostru, putem măsura volumul de ejecție, cât de mult fluid este împins de fiecare dată când ventriculul se contractă, precum și presiunea acelui fluid”, spune inginerul biomedical de la Universitatea din Toronto, Sargol Okhovatian.

„Ambele erau aproape imposibil de obținut cu modelele anterioare”

De obicei, există doar o mână de opțiuni pentru a studia modurile în care o inimă bolnavă sau sănătoasă canalizează sângele. Organele care nu mai sunt pe deplin funcționale, cum ar fi cele îndepărtate într-o autopsie, oferă autenticitate fără activitate. Culturile de țesut ar putea oferi o fereastră către funcționalitatea biochimică, dar nu captează pe deplin hidraulica unei mase tridimensionale, potrivit EurekAlert.

Un model animal permite cercetătorilor să testeze modul în care o inimă vie funcționează asemeni unei pompe aflate sub influența unor tratamente nou dezvoltate, dar nu este întotdeauna cea mai etică opțiune. Alăturându-se unui val de modele 3D de părți ale corpului care se dezvoltă și se comportă exact așa cum intenționează natura (fără a se dezvolta în organe complet funcționale), acest nou organ asemănător inimii a fost cultivat într-un laborator folosind un amestec de materiale sintetice și biologice.

Celulele în sine au fost derivate din țesuturile cardiovasculare ale șobolanilor tineri și apoi au fost crescute pe un strat de schelă imprimat dintr-un polimer cu caneluri pentru direcționarea creșterii țesutului. Această plasă plată a forțat structura să imite alinierea fibrelor musculare ale inimii unui ventricul stâng uman , camera finală voluminoasă care lansează sânge în aortă cu o apăsare puternică.

Simularea unei inimi

Pentru a transforma stiva cu trei straturi de celule ale inimii într-un lucru care seamănă mai mult cu o cameră de pulsație, echipa a folosit un ax în formă de con pe care l-au numit fus. Tot ceea ce a fost necesar pentru ca acest tub mic de celule musculare cardiace să bată a fost o serie de mici șocuri electrice.

„Până acum, au existat doar câteva încercări de a crea un model cu adevărat 3D al unui ventricul, spre deosebire de foile plate de țesut cardiac”, spune autorul principal Milica Radisic, un chimist de la Universitatea din Toronto.„Practic toate acestea au fost făcute cu un singur strat de celule. Dar o inimă adevărată are multe straturi, iar celulele din fiecare strat sunt orientate în unghiuri diferite.”

„Când inima bate, aceste straturi nu doar se contractă, ci și se răsucesc, cam așa cum răsuciți un prosop pentru a stoarce apa din el. Acest lucru permite inimii să pompeze mai mult sânge decât ar face altfel”. Cu un diametru intern de doar o jumătate de milimetru, vasul abia reușește să ejecteze lichid la o presiune de aproximativ 5% din inima unui adult.

Un model viabil

Cu toate acestea, modelul este un concept viabil, unul care ar putea fi extins în timp pentru a include mai multe straturi de țesut pentru a reprezenta un sistem mai puternic.

Este chiar posibil ca, cu timpul, schela să poată fi îndepărtată și o amestecătură de țesuturi derivate din om să poată fi încorporată, nu doar îmbunătățind structura ca model, ci conducând calea către un organ complet funcțional, transplantabil.

„Cu aceste modele, putem studia nu numai funcția celulară, ci și funcția țesuturilor și funcția organelor, toate fără a fi nevoie de intervenții chirurgicale invazive sau de experimente pe animale”, spune Radisic. „Le putem folosi, de asemenea, pentru a analiza biblioteci mari de molecule candidate la medicamente pentru efecte pozitive sau negative”.

Vă mai recomandăm și:

Oamenii de știință au găsit legăturile dintre poluarea solului și bolile de inimă

„Mâini reci, inimă caldă”. De ce femeile „simt frigul” mai mult decât bărbații?

Mai multe infecții ale pielii, mai puține boli de inimă. Un studiu dezvăluie cum ne afectează înălțimea

Inima umană se poate repara singură. Care sunt celulele implicate?