Pacjenci cierpiący na schorzenia takie jak niewydolność serca czy migotanie przedsionków wkrótce mogą zyskać nową, spersonalizowaną formę terapii. Naukowcy opracowali innowacyjną, sztuczną tkankę mięśniową, która ma potencjał do wspomagania i przywracania mechanicznych funkcji osłabionego serca.
Choroby takie jak migotanie przedsionków prowadzą do nieregularnego rytmu serca, co z kolei zaburza prawidłowy przepływ krwi i osłabia mechaniczną sprawność całego organu. Choć współczesna medycyna poczyniła ogromne postępy w kontrolowaniu elektrycznych dysfunkcji serca i zapobieganiu zakrzepom, to przywrócenie pełnej sprawności mechanicznej mięśnia sercowego często pozostaje poza zasięgiem dostępnych metod leczenia.
W odpowiedzi na to wyzwanie, w ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu REPAIR, stworzono zaawansowany "sztuczny mięsień". Jego podstawą jest elastomer ciekłokrystaliczny (LCE), inteligentny materiał, który reaguje na bodźce zewnętrzne, generując ruch i napięcie.
Jak wyjaśnia koordynatorka projektu Elisabetta Cerbai, technologia ta wykorzystuje światło o określonej długości fali, aby pobudzić materiał do zmiany kształtu i kurczenia się w sposób bardzo zbliżony do naturalnej tkanki sercowej. Zespół projektu udoskonalił właściwości LCE, łącząc wiedzę z zakresu biomechaniki serca, patofizjologii oraz najnowszych technologii materiałowych.
Wynikiem tych prac jest biofunkcjonalna jednostka kurczliwa (Bio-Contractile Unit, BCU), składająca się z materiału LCE oraz zewnętrznej jednostki sterującej. Urządzenie to działa w sposób "przestrajalny", co oznacza, że może precyzyjnie modulować siłę stymulacji świetlnej, dostosowując wsparcie do indywidualnych potrzeb serca pacjenta. Prototyp został już z powodzeniem przetestowany w warunkach ex vivo na modelach zwierzęcych.
Naukowcom udało się nie tylko zoptymalizować materiał LCE, aby był bardziej energooszczędny, ale także przyspieszyć proces jego tworzenia. Dzięki zastosowaniu druku 3D możliwe stało się szybkie wytwarzanie sztucznych mięśni na dużą skalę. "Przyspieszyliśmy przygotowanie sztucznych mięśni poprzez drukowanie 3D, dzięki czemu są one łatwo dostępne w dużych ilościach" – mówi koordynatorka projektu Camilla Parmeggiani.
Ten przełomowy projekt, łączący specjalistów z dziedziny inżynierii, chemii i biofizyki, otwiera drogę dla zupełnie nowej generacji urządzeń wspomagających pracę serca. Możliwość drukowania materiału i dostosowywania jego działania pozwoli na tworzenie terapii "szytych na miarę" dla każdego pacjenta.
Kolejne etapy badań obejmują testy in vivo, próby połączenia inteligentnych materiałów z komórkami macierzystymi oraz zmniejszenie rozmiarów zewnętrznego urządzenia sterującego. Co więcej, naukowcy badają potencjał tej technologii w regeneracji innych tkanek, które kurczą się i rozszerzają, takich jak jelita czy żyły.
Na podstawie: https://cordis.europa.eu
poleca:
