Trinity的生物工程師開發(fā)了一種原型補(bǔ)丁，其功能與心臟組織的關(guān)鍵方面相同。

它們的貼片可以承受機(jī)械要求，并模仿電信號(hào)傳遞特性，使我們的心臟有節(jié)奏地將血液泵入我們的身體。他們的工作從本質(zhì)上使我們向可能傷心的功能設(shè)計(jì)邁進(jìn)了一步。

在歐盟，六分之一的男性和七分之一的女性將在生命中的某個(gè)時(shí)刻遭受心臟病發(fā)作。在世界范圍內(nèi)，心臟病造成的男女死亡人數(shù)比任何其他疾病都要多。

可以通過外科手術(shù)應(yīng)用襯有心臟細(xì)胞的心臟補(bǔ)丁來(lái)恢復(fù)心臟病發(fā)作后切除的受損組織的心臟組織，并修復(fù)嬰兒和兒童的先天性心臟缺陷。

不過，最終的目標(biāo)是創(chuàng)建無(wú)細(xì)胞斑塊，以恢復(fù)心臟細(xì)胞的同步跳動(dòng)，而不會(huì)損害心肌的運(yùn)動(dòng)。

生物工程師在《高級(jí)功能材料》雜志上報(bào)告了他們的工作，這使我們更接近了這一現(xiàn)實(shí)。

Trinity的ussher 生物醫(yī)學(xué)工程助理教授，論文的高級(jí)作者M(jìn)ichael Monaghan 說(shuō)：

“盡管在該領(lǐng)域取得了一些進(jìn)步，但心臟病仍然給我們的醫(yī)療系統(tǒng)和全世界患者的生活質(zhì)量帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。它直接或間接地通過家人和朋友影響著我們所有人。因此，研究人員一直在尋求開發(fā)新的治療方法，包括干細(xì)胞治療，生物材料凝膠注射劑和輔助裝置。”

“我們的研究是針對(duì)傳統(tǒng)材料的少數(shù)研究之一，通過有效的設(shè)計(jì)，我們可以模仿依賴于方向的心臟機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)可以重復(fù)進(jìn)行。這是通過一種稱為“融化電子書寫”的新穎方法實(shí)現(xiàn)的通過與全國(guó)各地的供應(yīng)商緊密合作，我們能夠根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需求定制流程。”

這項(xiàng)工作是在三位一體生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所的Trinity生物醫(yī)學(xué)工程中心與Avectas Ltd的子公司Spraybase合作完成的。該中心由愛爾蘭企業(yè)通過創(chuàng)新合作伙伴計(jì)劃(IPP)資助。

圖片來(lái)源：都柏林三一學(xué)院

Spraybase的主管Gillian Hendy博士是該論文的合著者。Hendy博士贊揚(yáng)了Trinity團(tuán)隊(duì)在Spraybase熔體電筆書寫(MEW)系統(tǒng)上已完成的工作和取得的進(jìn)步。

該團(tuán)隊(duì)取得的成功凸顯了這項(xiàng)新技術(shù)在心臟領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，并通過IPP等平臺(tái)簡(jiǎn)潔地捕捉了行業(yè)和學(xué)術(shù)合作的收益。

心臟組織的工程替代材料具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗且粋€(gè)不斷移動(dòng)和收縮的器官。使用聚酯基熱塑性聚合物無(wú)法滿足心肌(心肌)的機(jī)械要求，而聚酯基熱塑性聚合物主要是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的認(rèn)可選擇。

但是，熱塑性聚合物的功能可以通過其結(jié)構(gòu)幾何形狀加以利用。然后，生物工程師著手制作一個(gè)補(bǔ)丁，該補(bǔ)丁可以控制材料在多個(gè)方向上的膨脹，并使用工程設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

這些貼片是通過Spraybase的一項(xiàng)核心技術(shù)-熔融電寫來(lái)制造的，該技術(shù)可重復(fù)，準(zhǔn)確且可擴(kuò)展。貼劑還涂有導(dǎo)電聚合物聚吡咯，以提供導(dǎo)電性，同時(shí)保持細(xì)胞相容性。

該貼片抵制了反復(fù)拉伸，這是心臟生物材料的主要考慮因素，并顯示出良好的彈性，可以精確模擬心肌的關(guān)鍵特性。

Monaghan教授補(bǔ)充說(shuō)：

“從本質(zhì)上講，我們的材料滿足了許多要求。散裝材料目前已獲批準(zhǔn)用于醫(yī)療設(shè)備，該設(shè)計(jì)可適應(yīng)心臟跳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，并且已進(jìn)行功能化以適應(yīng)孤立的收縮組織之間的信號(hào)傳遞。”

“這項(xiàng)研究目前報(bào)告了我們方法和設(shè)計(jì)的發(fā)展，但是我們現(xiàn)在期待著進(jìn)一步開發(fā)下一代設(shè)計(jì)和材料，最終目的是將該貼片用作心臟病發(fā)作的療法。”

該論文的第一作者Dinorath Olvera博士補(bǔ)充說(shuō)：

“我們的導(dǎo)電貼片支持離體模型中生物組織之間的導(dǎo)電。因此，這些結(jié)果代表了朝著生物工程貼片邁出的重要一步，該貼片能夠概括心臟組織的各個(gè)方面，即其機(jī)械運(yùn)動(dòng)和電信號(hào)傳遞。”