Сердечный пластырь с золотыми нанопроводами улучшает восстановление тканей после инфаркта

Исследователи из MIT и Детской больницы Бостона создали сердечные пластыри с золотыми нанопроводами, которые позволяют вырастить ткань, где все клетки сокращаются синхронно, имитируя работу настоящей сердечной мышцы. Эта разработка может в будущем помочь пациентам, перенесшим инфаркт.

Исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, направлено на улучшение существующих кардиопластырей, которым сложно достичь необходимой проводимости для обеспечения плавного и непрерывного «биения» на большом участке ткани.

«Сердце — это весьма сложный с электрической точки зрения механизм. Важно, чтобы клетки сокращались вместе, иначе ткань не будет функционировать правильно», — говорит профессор Даниэль Кохейн, старший автор статьи.

Решение проблемы проводимости

Для выращивания ткани инженеры обычно используют пористые каркасы (скаффолды). Однако традиционные материалы для них, такие как альгинат, являются плохими проводниками. Для кардиомиоцитов, которые координируют сокращение с помощью электрических сигналов, это большая проблема: скаффолд действует как изолятор.

Чтобы решить эту проблему, исследователи создали композитный материал, смешав альгинат с раствором, содержащим золотые нанопровода. Получившийся каркас пронизан миллиардами этих крошечных металлических структур.

Результаты: улучшение на три порядка

Кардиальные клетки, выращенные на новом композитном материале, показали резко возросшую способность к проведению сигналов по сравнению с клетками на чистом альгинате.

• Метод оценки: Учёные отслеживали распространение ионов кальция, с помощью которых клетки сердца «общаются» друг с другом.
• Результат: Радиус проведения сигналов увеличился примерно на три порядка величины.
• Масштаб: Если на чистом альгинате сигнал распространялся лишь на несколько сотен микрометров, то комбинация с золотыми нанопроводами обеспечила проведение на многие миллиметры.

«Это действительно как день и ночь. Производительность скаффолдов с этими наноматериалами намного, намного лучше», — отмечает Даниэль Кохейн.

Перспективы и дальнейшие шаги

Исследователи планируют провести исследования in vivo, чтобы проверить, как выращенная ткань функционирует при имплантации в живое сердце.

Эта работа также открывает новые возможности для инженерии других типов тканей, где важна электрическая коммуникация между клетками, например, в других мышцах, сосудистых конструкциях или даже нервных системах.