Углеродная заплатка соединит здоровые части сердца

Биотехнологи залатали лабораторное сердце углеродным нанопластырем. Инфарктные «дырки» заросли здоровыми клетками. Теперь ученые хотят нагрузить заплатку сердечными импульсами и мышечным растяжением.

Исследователи из университета Брауна (Brown University) и Индийского технологического института в Канпуре (India Institute of Technology Kanpur) создали углеродные нанозаплатки для сердца, порванного инфарктами. Заплатки проходят лабораторные испытания. И, похоже, подают надежды и кардиологам, и сердечникам.

Сердце порвалось

В принципе, после инфаркта сердце самостоятельно зализывает раны. Но восстановительный потенциал кровяного насоса слишком мал – на сердце остаются грубые рубцы и раны. Постинфарктные неровности – эдакие выбоины на дороге - мешают работать мышечному насосу. Впрочем, скелетная мускулатура тоже рвется: травмы двигательных мышц заживают, временно ограничивая работоспособность человека. С сердцем все иначе. Дело в том, что мышечный насос, а точнее миокард (средняя оболочка), состоит из мощной поперечнополосатой мускулатуры, густо переплетенной нервными волокнами. Мышечные волокна переполнены митохондриями - внутриклеточными энергетическими станциями, и соединены анастомозами. Получается, что сердце - это автономный нервно-мышечный гибрид: весь миокард работает как единое целое, последовательно сокращая предсердия и желудочки.

Понятно, что если в целостном «нервно-мышечном гибриде» появится «выбоина», то из-за прерванного проводящего пути нарушится работа всего органа. «Пораженную часть сердца невозможно восстановить хирургическими или иными способами, - говорит Дэвид Штаут (David Stout), руководитель нового исследования. – Сердце, пережившее инфаркт, частично отмирает».

Команда Дэвида Штаута создала углеродные «пластыри», которыми можно заклеить сердечную выбоину и восстановить привычную работу проводящих путей миокарда. Сердечный пластырь (длина – 22 миллиметра, толщина – 15 микрон) состоит из закрученных углеродных нановолокон, диаметром 60-200 нм. Волокна переплетены с молекулами сополимера молочной и гликолевой кислоты. Теоретически, такой черной заплаткой можно восстановить целостность проводящего пути, соединив неповрежденные участки миокарда.

Ученые поясняют, что углеродные нановолокна - превосходные проводники электрического импульса. А скрученные волокна – это межклеточные мостики, которыми биотехнологи и предлагают соединить здоровые участки сокращающейся ткани. То есть, по углеродному мостику, который может растягиваться (он же скручен, как пружинка) проводящая система миокарда сможет передавать беспрерывный сигнал и не «спотыкаясь», преодолевать сердечные «кочки и овраги».

Кардиологическое ноу-хау ученые апробировали в эксперименте in vitro. Пока исследователи выяснили, что нанозаплатка не отторгает новые кардиомиоциты: «мостик» постепенно зарастает новыми клетками. Причем, на углеродно-полимерном «пластыре» этот процесс происходить в несколько раз быстрее, чем на контрольном – безуглеродном. Это означает, что отмершую часть сердца можно воскресить.

В следующих работах биотехнологи попытаются нагрузить «заплатку» сердечными импульсами и мышечным растяжением. Надеемся, что кардиозаплатка не затрещит по швам и наладит бесперебойную связь между здоровыми клетками.

Подробнее о сердечной заплатке и ходе эксперимента можно прочитать здесь.