Forskere oppfinner muskler fra sprøyteburken

Trinn til kunstig hjerte: muskler fra sprøyteburken

Omtrent en til to prosent av den voksne befolkningen i den utviklede verden lider av alvorlig hjertesvikt (hjertesvikt). Om mulig blir et donorhjertet transplantert til sluttstadiepatienter. Ofte er det imidlertid ikke noe egnet organ tilgjengelig. Et kunstig hjerte kunne være frelsen. For å gjenskape det komplekse organet i laboratoriet, ville det imidlertid først være nødvendig å dyrke komplekst levende vev. Forskere har nå kommet nærmere dette målet: De brukte en sprayprosess for å produsere fungerende muskelfibre.

En av de vanligste sykdommene som forårsaker døden

Hjerteinsuffisiens (hjertesvikt) er en av de vanligste dødelige sykdommene. Som et resultat av denne sykdommen, er hjertet ikke lenger i stand til å gi kroppen nok blod og oksygen. I de siste årene har nye tilnærminger til behandling av hjertesvikt blitt rapportert igjen og igjen som kan øke motstanden og ytelsen. Men som hjertet svekkes og truer med å mislykkes, er en hjerte transplantasjon den eneste behandlingen som kan redde livene til den kritisk syke pasienten. Imidlertid er ikke alltid et egnet organ tilgjengelig. Et kunstig hjerte kunne være frelsen. Sveitsiske forskere fra Federal Materials Testing and Research Institute (Empa) har kommet litt nærmere dette målet.

Den som stoler på en transplantasjon på grunn av hjertesvikt, må håpe på et egnet donororgan. Ideell ville være et kunstig hjerte. Forskere har kommet et skritt nærmere dette. De brukte en sprøyteprosess for å utvikle muskelfibre. (Bilde: psdesign1 / fotolia.com)

Kunstig organ i hjertesvikt

De som stoler på en transplantasjon på grunn av hjertesvikt, må håpe på et egnet donororgan. Et elegant alternativ ville være et kunstig hjerte, som ikke utløser noen avstøtningsreaksjoner i kroppen etter implantasjon.

Prosjektet "Zürich Heart" av forskningsforeningen Universitetsmedisin Zürich, hvor Empa er en partner, utvikler for tiden et kunstig hjerte.

Slik at pumpen fra laboratoriet aksepteres av kroppen, bør den - innpakket i humant vev og være kantet - som en kappe av usynlighet.

Imidlertid er voksende flerlags funksjonelle vev fremdeles en stor utfordring i det fremvoksende feltet av vevsteknikk..

Empa forskere har nå lykkes i å vokse celler i et tredimensjonalt plastramme i muskelfibre.

Muskelfibre gir stabilitet og fleksibilitet i det stadig slående hjertet

"Menneskets hjerte er naturlig sammensatt av flere lag av forskjellige vev," forklarer Lukas Weidenbacher fra Empa-avdelingen Biomimetiske Membraner og Tekstiler i St. Gallen i en uttalelse.

Muskelfibre i foringen spiller en avgjørende rolle her, fordi de gir stabilitet og fleksibilitet i det stadig slående hjertet.

Det er imidlertid vanskelig å dyrke flerkjede muskelfibre fordi cellene først må plasseres i et romlig rammeverk.

"Selv om det er mulig å produsere tredimensjonale plaststrukturer som er svært lik menneskelig vev, slik som såkalt elektrospinning, sier Weidenbacher.

Her spunnes flytende polymerer som gossamer-tråder i form av naturlig vev. Skadelige løsningsmidler som er nødvendige for metoden, er imidlertid gift for de følsomme celler.

Slank beskyttelse

Empa-forskerne har derfor pakket de dyrebare cellene i beskyttende kapsler. Et gelatineskall inneholder en til to celler hver. Dette beskytter cellene fra løsningsmidlene.

En spesiell sprøytingsteknikk, elektrospraying, tillater at kapslene settes inn i porene i spunnet stillas. "Sprayingen kan overleve cellene beskyttet på denne måten veldig bra," forklarer materialforskeren.

Når cellene har bosatt seg på målstedet, oppløses gelatinkapselet i løpet av minutter.

Med skanningelektronmikroskopet viser bilder av cellene i plastnesten at når de er oppløst, begynner de umodne stamceller å smelte sammen og modnes i langstrakte muskelfibre.

På slutten bør det opprettes en struktur som er like mulig som naturlig muskelvev. "Siden kunstig hjerte er permanent spylt av blodet, er det viktig at overflatene er utformet slik at det ikke dannes blodpropp," sier Weidenbacher.

Usynlig for kroppen

For serien av eksperimenter brukte forskerne umodne muskelceller fra en muscellelinje. Forfedrecellene differensierte seg i stillaset og produserte proteiner som vanligvis finnes i muskler.

Imidlertid vil det implanterbare kunstige hjertet fremover være utstyrt med celler som kommer fra pasienten selv. Dermed kan et personlig hjerte bli avlet for de berørte, som forblir "usynlige" for kroppens forsvar. (Ad)