Un importante passo avanti per la biofabbricazione degli organi

Leggiamo e riportiamo (traduzione automatica) da: NewsMedical.net
Recensito da Emily Henderson, B.Sc

Cardiopatia: la principale causa di morte negli Stati Uniti; è così mortale in parte perché il cuore, a differenza di altri organi, non può ripararsi dopo una lesione. Ecco perché l’ingegneria dei tessuti, che in definitiva include la fabbricazione all’ingrosso di un intero cuore umano per il trapianto, è così importante per il futuro della medicina cardiaca.

Per costruire un cuore umano da zero, i ricercatori devono replicare le strutture uniche che compongono il cuore. Ciò include la ricreazione di geometrie elicoidali, che creano un movimento di torsione mentre il cuore batte. È stato a lungo teorizzato che questo movimento di torsione sia fondamentale per pompare il sangue ad alti volumi, ma dimostrarlo è stato difficile, in parte perché creare cuori con geometrie e allineamenti diversi è stato impegnativo.

Ora, i bioingegneri della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno sviluppato il primo modello bioibrido di ventricoli umani con cellule cardiache battenti allineate elicoidalmente e hanno dimostrato che l’allineamento muscolare, in effetti, aumenta notevolmente quanto sangue il ventricolo può pompare ad ogni contrazione.

Questo progresso è stato reso possibile utilizzando un nuovo metodo di produzione tessile additiva, Focused Rotary Jet Spinning (FRJS), che ha consentito la fabbricazione ad alta produttività di fibre allineate elicoidalmente con diametri che vanno da diversi micrometri a centinaia di nanometri. Sviluppate al SEAS dal Kit Parker’s Disease Biophysics Group, le fibre FRJS dirigono l’allineamento cellulare, consentendo la formazione di strutture controllate di ingegneria tissutale.

La ricerca è pubblicata su Science.

“Questo lavoro è un importante passo avanti per la biofabbricazione di organi e ci avvicina al nostro obiettivo finale di costruire un cuore umano per il trapianto”, ha affermato Parker, professore di bioingegneria e fisica applicata della famiglia Tarr presso SEAS e autore senior dell’articolo.

Quest’opera affonda le sue radici in un mistero secolare. Nel 1669, il medico inglese Richard Lower -; un uomo che contava John Locke tra i suoi colleghi e re Carlo II tra i suoi pazienti -; ha notato per la prima volta la disposizione a spirale dei muscoli cardiaci nel suo lavoro seminale Tractatus de Corde.

Nei tre secoli successivi, medici e scienziati hanno costruito una comprensione più completa della struttura del cuore, ma lo scopo di quei muscoli a spirale è rimasto frustrantemente difficile da studiare.

Nel 1969, Edward Sallin, ex presidente del Dipartimento di Biomatematica presso la Birmingham Medical School dell’Università dell’Alabama, sostenne che l’allineamento elicoidale del cuore è fondamentale per ottenere grandi frazioni di eiezione -; la percentuale di quanto sangue pompa il ventricolo ad ogni contrazione.

“Il nostro obiettivo era costruire un modello in cui potessimo testare l’ipotesi di Sallin e studiare l’importanza relativa della struttura elicoidale del cuore”, ha affermato John Zimmerman, un borsista post-dottorato presso SEAS e co-primo autore del documento.

Per testare la teoria di Sallin, i ricercatori del SEAS hanno utilizzato il sistema FRJS per controllare l’allineamento delle fibre filate su cui potevano far crescere le cellule cardiache.

Il primo passaggio di FRJS funziona come una macchina per zucchero filato -; una soluzione di polimero liquido viene caricata in un serbatoio ed espulsa attraverso una minuscola apertura dalla forza centrifuga mentre il dispositivo gira. Quando la soluzione lascia il serbatoio, il solvente evapora ei polimeri si solidificano per formare fibre. Quindi, un flusso d’aria focalizzato controlla l’orientamento delle fibre mentre vengono depositate su un collettore. Il team ha scoperto che inclinando e ruotando il collettore, le fibre nel flusso si sarebbero allineate e attorcigliate attorno al collettore mentre ruotava, imitando la struttura elicoidale dei muscoli cardiaci.

(continua…)