Los investigadores han desarrollado tejido cardíaco al sembrar una mezcla de células humanas en un andamio de resolución de 1 micrón hecho con una impresora 3-D. Las células se organizaron en el andamio para crear tejido cardíaco diseñado que late sincrónicamente en cultivo.El parche de músculo cardíaco derivado de humanos se colocó quirúrgicamente en un corazón de ratón después de un ataque cardíaco, mejoró significativamente la función cardíaca y disminuyó la cantidad de tejido cardíaco muerto.
"Nuestra nueva técnica es la primera en lograr una resolución de 1 micrómetro o menos", informaron los investigadores en la revista Investigación de circulación . Este avance en la ingeniería de tejidos es un paso importante hacia el objetivo de prevenir la insuficiencia cardíaca después de un ataque cardíaco. Estas fallas cardíacas representan casi la mitad de los 7.3 millones de muertes mundiales relacionadas con enfermedades cardíacas cada año.
El corazón no puede regenerar el tejido muscular después de que un ataque cardíaco ha matado parte de la pared muscular. Ese tejido muerto puede tensar el músculo circundante, lo que lleva a un agrandamiento letal del corazón. Durante mucho tiempo ha sido el sueño de los expertos en el corazón crear nuevo tejido que puedareemplazar el músculo dañado y proteger el corazón de la dilatación después de un ataque cardíaco.
Los investigadores, dirigidos por Jianyi "Jay" Zhang, MD, Ph.D., la Universidad de Alabama en Birmingham, y Brenda Ogle, Ph.D., la Universidad de Minnesota, modelaron el andamio después de un escaneo tridimensionalde la matriz extracelular de un trozo de tejido miocárdico de ratón. La matriz extracelular es la colección de compuestos secretados por las células que proporciona soporte estructural y amortiguación para mantener el tejido unido.
Utilizando la impresión tridimensional multiphoton, el equipo creó reticulaciones entre las proteínas extracelulares disueltas en una gelatina fotorreactiva. Cuando la gelatina no reticulada se eliminó, el armazón de la proteína extracelular fotopolimerizada que permaneció replicaba la forma de la matriz extracelular, con huecos donde las célulashabía sido.
Este andamio nativo se sembró con una mezcla de 50,000 cardiomiocitos, células de músculo liso y células endoteliales derivadas de células madre pluripotentes inducidas por humanos, o hiPSC. Este parche de músculo cardíaco, aproximadamente cuatro milésimas de pulgada de grosor y ochouna centésima de pulgada cuadrada comenzó a latir un día después de la siembra, y la velocidad y la fuerza de las contracciones aumentaron significativamente durante la próxima semana.
Los investigadores descubrieron que el andamio había alineado las células musculares correctamente, de manera similar al tejido cardíaco nativo, y las células mostraban una onda suave de señal eléctrica moviéndose a través del parche, una parte vital de la electrofisiología que propaga la contracción del corazón a través de las aurículaso ventrículos. Parecía que la estructura nativa del andamio contribuía a la función eléctrica y mecánica saludable de las células.
Cuando dos de los parches se trasplantaron a un corazón de ratón infartado, hubo una mejora significativa en las medidas de la función cardíaca, la densidad de los vasos sanguíneos y la proliferación celular, y el tamaño reducido del infarto y la muerte celular programada, o apoptosis.
"Por lo tanto, los parches de músculo cardíaco derivados de hiPSC producidos para este informe pueden representar un paso importante hacia el uso clínico de la tecnología de impresión 3-D", escribieron Zhang, Ogle y sus colegas. También dijeron: "Que sepamos,Esta es la primera vez que el escaneo ráster modulado se ha utilizado con éxito para controlar la fabricación de un andamio diseñado por tejidos y, en consecuencia, nuestros resultados son particularmente relevantes para aplicaciones que requieren estructuras fibrilares y de malla presentes en el tejido cardíaco ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Alabama en Birmingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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