На создание искусственного сердца ученого вдохновило наблюдение за медузами

Кит Паркер (Kit Parker) из Гарвардского университета решил вырастить в лаборатории сердце, подходящее не для тестирования лекарств, а для трансплантации. Биоинженер утверждает, что на создание такого биоимпланта его вдохновило наблюдение за медузами – он считает, что их передвижение во многом сходно с процессом перекачивания крови сердцем.

Ученый и его коллеги уже соорудили биоробота, для работы которого использовались кардиомиоциты крысы. Клетки сокращались и расслаблялись, благодаря чему робот был способен перекачивать воду. По сути это была упрощенная модель крысиного сердца, поясняет автор.

Паркер хотел бы, используя аналогичный подход, создать сердце, годящееся для пересадки человеку. В том случае, если для его выращивания будут использоваться клетки самого пациента, созданный орган не будет отторгаться, а пациентам не придется принимать в течение всей жизни иммуносупрессирующие препараты. Кроме того, стоимость такого сердца будет гораздо ниже, чем у современных искусственных сердец. Паркер планирует действовать иначе, чем большинство ученых. Более традиционным является удаление клеток сердца из донорского органа и заселение сохранившегося каркаса живыми клетками. Получаемые таким образом сердца работают, однако клетки сокращаются асинхронно и недостаточно активно и потому неспособны перекачивать всю кровь.

Паркер изучил, как расположены мышечные волокна в сердце человека и попытался добиться того, чтобы и в искусственном сердце они располагались сходным образом. Именно это поможет клеткам работать сообща и сокращаться одновременно.  

Кроме того, исследователи предложили способ создания «сердца-на-чипе» с использованием трехмерной печати. Созданные таким образом органы для пересадки как раз не годятся, но могут использоваться для изучения новых лекарственных препаратов. Эксперименты с использованием таким микросистем смогут стать альтернативой экспериментам на животных. Это поможет решить сразу две проблемы: оказаться от опытов на лабораторных животных, и получить более точные результаты испытаний.

Ученым впервые удалось напечатать «сердце-на-чипе» с интегрированными датчиками. Предложенная авторами технология создания искусственных органов может значительно упростить процесс тестирования лекарств – ученым удалось ускорить и удешевить процесс. Большинство подобных органов не содержат интегрированных датчиков – для того, чтобы наблюдать за их работой и анализировать получаемые данные, приходится использовать внешние подключаемые сенсоры.

Для печати исследователи использовали многокомпонентные полимерные «чернила», что и позволило им напечатать столь сложное устройство. В нем были сделаны ячейки, которые заполнялись клетками сердечной ткани, например, человеческими кардиомиоцитами. После этого «сердце-на-чипе» помещали в питательную среду для дальнейшего культивирования. Клетки образовывали ткань, по своим свойствам напоминающую сердечную мышцу – она действительно могла сокращаться и расслабляться. Авторы проверили, как влияют на эту ткань различные лекарственные средства, вводя препараты, стимулирующие или ингибирующие сердечные сокращения. 

Источник:

Кит Паркер (Kit Parker) из Гарвардского университета решил вырастить в лаборатории сердце, подходящее не для тестирования лекарств, а для трансплантации. Биоинженер утверждает, что на создание такого биоимпланта его вдохновило наблюдение за медузами – он считает, что их передвижение во многом сходно с процессом перекачивания крови сердцем.

Ученый и его коллеги уже соорудили биоробота, для работы которого использовались кардиомиоциты крысы. Клетки сокращались и расслаблялись, благодаря чему робот был способен перекачивать воду. По сути это была упрощенная модель крысиного сердца, поясняет автор.

Паркер хотел бы, используя аналогичный подход, создать сердце, годящееся для пересадки человеку. В том случае, если для его выращивания будут использоваться клетки самого пациента, созданный орган не будет отторгаться, а пациентам не придется принимать в течение всей жизни иммуносупрессирующие препараты. Кроме того, стоимость такого сердца будет гораздо ниже, чем у современных искусственных сердец. Паркер планирует действовать иначе, чем большинство ученых. Более традиционным является удаление клеток сердца из донорского органа и заселение сохранившегося каркаса живыми клетками. Получаемые таким образом сердца работают, однако клетки сокращаются асинхронно и недостаточно активно и потому неспособны перекачивать всю кровь.

Паркер изучил, как расположены мышечные волокна в сердце человека и попытался добиться того, чтобы и в искусственном сердце они располагались сходным образом. Именно это поможет клеткам работать сообща и сокращаться одновременно.  

Кроме того, исследователи предложили способ создания «сердца-на-чипе» с использованием трехмерной печати. Созданные таким образом органы для пересадки как раз не годятся, но могут использоваться для изучения новых лекарственных препаратов. Эксперименты с использованием таким микросистем смогут стать альтернативой экспериментам на животных. Это поможет решить сразу две проблемы: оказаться от опытов на лабораторных животных, и получить более точные результаты испытаний.

Ученым впервые удалось напечатать «сердце-на-чипе» с интегрированными датчиками. Предложенная авторами технология создания искусственных органов может значительно упростить процесс тестирования лекарств – ученым удалось ускорить и удешевить процесс. Большинство подобных органов не содержат интегрированных датчиков – для того, чтобы наблюдать за их работой и анализировать получаемые данные, приходится использовать внешние подключаемые сенсоры.

Для печати исследователи использовали многокомпонентные полимерные «чернила», что и позволило им напечатать столь сложное устройство. В нем были сделаны ячейки, которые заполнялись клетками сердечной ткани, например, человеческими кардиомиоцитами. После этого «сердце-на-чипе» помещали в питательную среду для дальнейшего культивирования. Клетки образовывали ткань, по своим свойствам напоминающую сердечную мышцу – она действительно могла сокращаться и расслабляться. Авторы проверили, как влияют на эту ткань различные лекарственные средства, вводя препараты, стимулирующие или ингибирующие сердечные сокращения. 

Источник: