İnsana Uygun Yapay Kalp Üretiminde Büyük Adım

Kalp hastalığı - ABD'de önde gelen ölüm nedeni - çok ölümcüldür çünkü kalp diğer organların aksine yaralanmadan sonra kendini onaramaz. Bu nedenle doku mühendisliği ile bütün bir insan kalbinin üretimi kardiyolojinin geleceği için çok önemlidir.

Bir insan kalbi yapmak için araştırmacıların kalbi oluşturan benzersiz yapıları kopyalaması gerekiyor. Bu süreç kalp atarken bir bükülme hareketi yaratan sarmal geometrilerin yeniden oluşturulmasını içerir. Bu döndürme hareketinin yüksek hacimlerde kan pompalamak için kritik olduğu uzun zamandır kabul edilen bir teori olsa da kanıtlanması farklı geometrilere sahip kalpler yaratmak zor olduğu için mümkün olamadı.

Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi (SEAS) biyomühendisleri insan ventriküllerinin ilk biyohibrit modelini geliştirdi.

Bu ilerleme birkaç mikrometreden yüzlerce nanometreye kadar değişen çapta sarmal şekilde dizilmiş liflerin yüksek verimli imalatını sağlayan yeni bir yöntem kullanılarak mümkün olmuştur. Bu yöntemle geliştirilen lifler kontrollü doku mühendisliği yapılarının oluşumuna izin verir.

Makalenin kıdemli yazarı Parker: "Bu çalışma organ biyofabrikasyonu için ileriye doğru atılmış büyük bir adım ve bizi nakil için insan kalbi yapma hedefimize yaklaştırıyor." dedi.

SEAS'ta doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarı John Zimmerman: "Amacımız kalbin sarmal yapısının göreceli önemini inceleyebileceğimiz bir model oluşturmaktı." dedi.

SEAS'ta doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarlarından biri olan Huibin Chang: "İnsan kalbi aslında farklı dizileme açılarına sahip çok sayıda sarmal şekilde dizilmiş kas katmanına sahiptir. Bu yöntemle tek ve hatta dört odacıklı ventrikül yapıları oluşturabiliriz." dedi.

Özellikler küçüldükçe yavaşlayan 3D baskının aksine, Focused Rotary Jet Spinning (FRJS) yöntemi bir mikron büyüklüğündeki (insan saç telinden yaklaşık elli kat küçük) lifleri hızla döndürebilir. Sıfırdan bir kalp inşa etmek söz konusu olduğunda bu önemlidir. Örneğin, kalpteki hücre dışı bir matris proteini olan bir mikron çapındaki kolajeni ele alalım. İnsan kalbindeki her bir kolajeni 3D olarak yazdırmak 100 yıldan fazla zaman alacaktı. FRJS bunu bir günde yapabilir.

Döndürülen ventriküler daha sonra sıçan kardiyomiyosit veya insan kök hücre kaynaklı kardiyomiyosit hücreleri ile tohumlandı. Yaklaşık bir hafta içinde, dokuların altındaki birkaç ince tabaka doku iskelesini kapladı ve hücreler alttaki liflerin dizilenmesini izledi. Hareket eden ventriküler insan kalbindeki hareketleri taklit etti.

Araştırmacılar ventrikül deformasyonunu, elektriksel sinyalleme hızını ve sarmal dizilmiş lifli ve çevresel dizilmiş lifli ventriküler arasındaki ejeksiyon fraksiyonunu karşılaştırdı. Her noktada sarmal dizilmiş dokunun performansının daha iyi olduğunu gösterdiler.

Parker: "2003'ten beri grubumuz kalbin yapısı ile işlevi arasındaki ilişkileri ve hastalıkların bu ilişkiler üzerindeki etkisini anlamaya çalışıyor." dedi.