Els investigadors han crescut teixit cardíac sembrant una barreja de cèl·lules humanes en una bastida de resolució d'1 micra feta amb una impressora 3D. Les cèl·lules es van organitzar a la bastida per crear teixit cardíac dissenyat que batega sincrònicament en cultiu. Quan el pegat del múscul cardíac derivat d'humans es va col·locar quirúrgicament al cor d'un ratolí després d'un atac de cor, va millorar significativament la funció cardíaca i va disminuir la quantitat de teixit cardíac mort..
"La nostra nova tècnica és la primera que aconsegueix una resolució d'1 micròmetre o menys", van informar els investigadors a la revista Circulation Research. Aquest avenç en l'enginyeria de teixits és un pas important cap a l'objectiu de prevenir la insuficiència cardíaca després d'un atac de cor. Aquestes insuficiències cardíaques representen gairebé la meitat dels 7,3 milions de morts anuals relacionades amb mal alties del cor a tot el món.
El cor no pot regenerar el teixit muscular després que un atac cardíac hagi matat part de la paret muscular. Aquest teixit mort pot tensar el múscul circumdant, provocant un augment letal del cor. Fa temps que el somni dels experts en cor és crear un teixit nou que pugui substituir el múscul danyat i protegir el cor de la dilatació després d'un atac de cor.
Els investigadors, dirigits per Jianyi "Jay" Zhang, M. D., Ph. D., de la Universitat d'Alabama a Birmingham, i Brenda Ogle, Ph. D., de la Universitat de Minnesota, van modelar la bastida després de tres -exploració dimensional de la matriu extracel·lular d'un tros de teixit del miocardi del ratolí. La matriu extracel·lular és la col·lecció de compostos secretats per les cèl·lules que donen suport estructural i amortiment per mantenir el teixit unit.
Mitjançant la impressió tridimensional multifotòn, l'equip va crear enllaços creuats entre proteïnes extracel·lulars dissoltes en una gelatina fotoreactiva. Quan es va rentar la gelatina no reticulada, la bastida de proteïna extracel·lular fotopolimeritzada que va romandre va replicar la forma de la matriu extracel·lular, amb buits on havien estat les cèl·lules.
Aquesta bastida nativa es va sembrar amb una barreja de 50.000 cardiomiòcits, cèl·lules musculars llises i cèl·lules endotelials derivades de cèl·lules mare pluripotents induïdes per humans o hiPSC. Aquest pegat de múscul cardíac, d'unes quatre mil·lèsimes de polzada de gruix i vuit centèsimes de polzada quadrada, va començar a batre en un dia després de la sembra, i la velocitat i la força de les contraccions van augmentar significativament durant la setmana següent..
Els investigadors van trobar que la bastida havia alineat correctament les cèl·lules musculars, de manera similar al teixit cardíac natiu, i les cèl·lules mostraven una ona suau de senyal elèctric que es movia a través del pegat, una part vital de l'electrofisiologia que propaga la contracció del cor. a través de les aurícules o ventricles. Semblava que l'estructura nativa de la bastida contribuïa a la funció elèctrica i mecànica saludable de les cèl·lules.
Quan es van trasplantar dos dels pegats a un cor de ratolí infart, es va produir una millora significativa en les mesures de la funció cardíaca, la densitat dels vasos sanguinis i la proliferació cel·lular, i es va reduir la mida de l'infart i la mort cel·lular programada o apoptosi..
"Per tant, els pegats musculars cardíacs derivats de l'hiPSC produïts per a aquest informe poden representar un pas important cap a l'ús clínic de la tecnologia d'impressió en 3D", van escriure Zhang, Ogle i els seus col·legues. També van dir: "Segons el nostre coneixement, aquesta és la primera vegada que l'exploració ràster modulada s'ha utilitzat amb èxit per controlar la fabricació d'una bastida d'enginyeria de teixits i, en conseqüència, els nostres resultats són particularment rellevants per a aplicacions que requereixen el fibril·lar i la malla. com estructures presents al teixit cardíac."
