Доктор Тал Двир и его аспирант Михал Шевач из Департамента биотехнологии, Департамента материаловедения и инженерии ТАУ и Центра нанонауки и нанотехнологий разрабатывают сложные микро- и нанотехнологические инструменты — размером от одной миллионной до одной миллиардной. метра — для разработки функциональных заменителей поврежденных тканей сердца. В поисках новаторских методов восстановления функции сердца, особенно сердечных «бляшек», которые можно было бы трансплантировать в тело, чтобы заменить поврежденную сердечную ткань, доктор Двир буквально нашел золото. Он и его команда обнаружили, что частицы золота могут увеличивать проводимость биоматериалов.
В исследовании, опубликованном Nano Letters, команда доктора Двира представила свою модель превосходного гибридного сердечного пластыря, который включает биоматериал, полученный от пациентов, и наночастицы золота. «Наша цель была двоякой», — сказал д-р Двир. «Сконструировать ткань, которая не вызовет иммунный ответ у пациента, и изготовить функциональный пластырь, не страдающий от проблем с сигнализацией или проводимостью».Каркас для сердечных клетокСердечная ткань сконструирована, позволяя клеткам, взятым у пациента или из других источников, расти на трехмерном каркасе, подобном коллагеновой решетке, которая естественным образом поддерживает клетки в сердце.
Со временем клетки объединяются, образуя ткань, которая генерирует собственные электрические импульсы и спонтанно расширяется и сжимается. Затем ткань может быть имплантирована хирургическим путем в виде пластыря, чтобы заменить поврежденную ткань и улучшить функцию сердца у пациентов.По словам доктора Двира, последние усилия в научном мире сосредоточены на использовании каркасов из свиного сердца для обеспечения коллагеновой сетки, называемой внеклеточным матриксом, с целью имплантации их пациентам-людям.
Однако из-за остаточных остатков антигенов, таких как сахар или другие молекулы, иммунные клетки пациентов-людей могут атаковать матрикс животных.Чтобы справиться с этим иммуногенным ответом, группа доктора Двира предложила новый подход. Жировая ткань из собственного желудка пациента может быть легко и быстро собрана, ее клетки эффективно удалены, а оставшийся матрикс сохранен.
Этот каркас не вызывает иммунного ответа.Использование золота для создания сердечной сетиВторая дилемма — установить функциональные сетевые сигналы — осложнялась использованием внеклеточного матрикса человека. «Спроектированные патчи не устанавливают соединение немедленно», — сказал д-р Двир. «Биоматериал, собранный для матрицы, имеет тенденцию быть изолирующим и, следовательно, нарушать сетевые сигналы».В своей лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины доктор Двир исследовал интеграцию наночастиц золота в сердечную ткань для оптимизации передачи электрических сигналов между клетками. «Чтобы решить нашу проблему с электрической сигнализацией, мы нанесли наночастицы золота на поверхность полученной пациентом матрицы,« украсив »биоматериал проводниками», — сказал д-р Двир. «Результатом стало то, что неиммуногенный гибридный пластырь хорошо сжимался из-за наночастиц, передавая электрические сигналы намного быстрее и эффективнее, чем немодифицированные каркасы».
Предварительные результаты испытаний гибридного пластыря на животных были положительными. «Теперь мы должны доказать, что эти аутологичные гибридные сердечные пластыри улучшают работу сердца после сердечных приступов с минимальным иммунным ответом», — сказал д-р Двир. «Затем мы планируем перенести его на крупных животных, а после этого — на клинические испытания».Доктор Двир получил стипендию Американской кардиологической ассоциации, премию Марии Кюри для молодых исследователей, стипендию Алона для молодых исследователей от Министерства образования Израиля и премию Суперцентра Слезака за кардиологические исследования.