En Harvard se dio un paso importante para producir corazones humanos para trasplante
El Corazón no puede regenerarse después del daño. Por lo tanto, los esfuerzos de los especialistas en ingeniería de tejidos que tratan de desarrollar técnicas para la regeneración de la músculo cardíaco desarrollar y en el futuro crear un corazón completo desde cero es de gran importancia para la cardiología y la cirugía cardíaca. Sin embargo, esta es una tarea difícil, ya que se deben modelar estructuras únicas, sobre todo la disposición en espiral de las celdas. Durante mucho tiempo se ha sospechado que este tipo de organización celular es necesaria para bombear volúmenes de sangre suficientemente grandes.
Bioingenieros de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard lograron crear el primer modelo biohíbrido de una cámara cardíaca humana células cardíacas dispuestas en espiral para crear y así probar que la suposición era correcta. Esta disposición en espiral de las células aumenta significativamente la cantidad de sangre que se bombea con cada latido del corazón. Este es un paso importante que nos acerca a la meta de construir un corazón trasplantable desde cero", dice el profesor Kit Parker, uno de los autores principales del estudio. Podemos leer los resultados en las páginas de Ciencia: leer.
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Hace 350 años, el inglés Richard Lower sentó las bases de los logros actuales de los científicos estadounidenses. El médico, cuyos pacientes incluían al rey Carlos II, fue el primero en notar y describir en el Tractatus de Corde que las fibras del músculo cardíaco están dispuestas en espiral. A lo largo de los siglos que siguieron, los científicos aprendieron más y más al respecto. Corazón, pero estudiar la disposición en espiral de sus celdas fue muy difícil. En 1969, Edward Sallin, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Alabama, planteó la hipótesis de que era la disposición en espiral de las células lo que hacía que el corazón funcionara tan eficientemente. Sin embargo, no fue fácil probar esta hipótesis ya que es muy difícil comparar corazones con diferentes Geometrías y matrices de fibra para construir.
Nuestro objetivo era construir un modelo que nos permitiera probar la hipótesis de Sallin y estudiar el significado de la estructura de fibra en espiral", explica John Zimmerman de SEAS.
Los investigadores desarrollaron un método llamado Focused Rotary Jet Spinning (FRJS). El dispositivo funciona de manera similar a una máquina de algodón de azúcar. El líquido Biopolímero en el tanque sale a través de una pequeña abertura y es fuerzas centrífugas, que actúan sobre el depósito giratorio, son empujados hacia el exterior. Después de salir del tanque, el solvente se evapora del biopolímero y el material se endurece en fibras. Un flujo de aire controlado con precisión, a su vez, trae el Fasern en la forma correcta. Mediante la manipulación de este rayo, es posible dar a las fibras la estructura correcta que imita la de las fibras musculares cardíacas. Con FRJS, podemos replicar con precisión estructuras complejas mediante la creación de estructuras de una e incluso cuatro cámaras, agrega Hubin Chang.
Después de tejer las estructuras apropiadas de esta manera, los investigadores extrajeron células de músculo cardíaco de rata o cardiomiocitos obtenido células madre humanas en un andamio de este tipo. Una semana más tarde, el andamio se cubrió con múltiples capas de células cardiacas contractivas y diastólicas dispuestas de la misma manera que las fibras de biopolímero.
Los investigadores crearon dos arquitecturas de células cardíacas. Uno con fibras dispuestas en espiral, el otro con fibras dispuestas en círculo. Luego los compararon deformación de la cámara, la velocidad de transmisión de señales eléctricas y la cantidad de sangre expulsada durante la contracción. Se encontró que la cámara con fibras dispuestas radialmente era superior a la cámara con disposición circular en todos los aspectos probados.
Además, los científicos demostraron que su método puede ampliarse no solo al tamaño de un corazón humano, sino incluso al tamaño de un corazón de ballena minke. No hicieron ninguna prueba en modelos más grandes porque usan miles de millones de cardiomiocitos hubiera requerido.