Innowacyjny plaster może zmniejszyć uszkodzenia mięśni po zawale serca
Niedawne badania na szczurach pokazują, że innowacyjny plaster zapobiegał rozciągnięciu mięśnia sercowego, częstemu po zawale serca.
Do zawału serca dochodzi, gdy przepływ krwi dostarczający do mięśnia sercowego tlenu jest znacznie zmniejszony lub zablokowany.
W trakcie tego procesu dochodzi do uszkodzenia mięśnia sercowego, a wielkość uszkodzeń zależy zwykle od wielkości obszaru zaopatrywanego przez zablokowaną tętnicę.
Gojenie mięśnia sercowego może zająć około 8 tygodni. Pomimo uszkodzenia reszta serca musi nadal pompować krew.
Tkanka bliznowata może tworzyć się w uszkodzonym miejscu i mieć wpływ na ilość krwi, którą serce jest w stanie pompować.
Większość osób, które przeżyły zawał serca, ma w pewnym stopniu chorobę wieńcową. Dzieje się tak, gdy tętnice stają się stwardniałe i zwężone. Zazwyczaj osoby, które przeżyły, muszą dokonać istotnych zmian w stylu życia i mogą być zmuszone do przyjmowania leków, aby zapobiec przyszłemu zawałowi serca.
Według Centers for Disease Control and Prevention (CDC) ponad 700 000 osób w Stanach Zjednoczonych ma każdego roku zawał serca. Spośród nich ponad 500 000 doświadczyło pierwszego zawału serca, a około 200 000 już go miało.
Objawy zawału serca obejmują ból w klatce piersiowej i duszność. Połowa osób w USA ma co najmniej jeden z następujących czynników ryzyka: wysokie ciśnienie krwi, wysoki poziom cholesterolu lub palenie.
Cukrzyca, otyłość, brak aktywności fizycznej i nadużywanie alkoholu również zwiększają ryzyko zawału serca.
Testowanie nowego typu plastra samoprzylepnego na serce
Naukowcy z Brown University w Providence, RI, Fudan University w Szanghaju w Chinach i Soochow University w Suzhou w Chinach współpracowali w celu stworzenia i przetestowania nowego typu plastra na serce na szczurach.
Badanie było interdyscyplinarnym wysiłkiem naukowców zajmujących się modelowaniem komputerowym i mechaniką, materiałoznawcami i kardiologią. Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Inżynieria biomedyczna przyrody.
Naukowcy stworzyli ten plaster przy użyciu hydrożelu na bazie wody i opracowali go za pomocą symulacji komputerowych. Plaster może przylegać bezpośrednio do serca, a wyniki badania pokazują, że może pomóc ograniczyć uszkodzenie mięśni, które często występuje po zawale serca.
„Pomysł tutaj”, wyjaśnia współautor badania, prof. Huajian Gao z Brown University, „polega na zapewnieniu mechanicznego wsparcia uszkodzonej tkanki, co, miejmy nadzieję, da jej szansę na wyleczenie”.
Prof. Gao mówi dalej, że wcześniejsze badania wykazały, że plastry mechaniczne mogą być skuteczne, ale żadne badania nie próbowały zidentyfikować „optymalnych właściwości mechanicznych”. Właściwe ustawienie tych właściwości ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia prawidłowego działania łatki.
„Jeśli materiał jest zbyt twardy lub sztywny”, dodaje, „wtedy można ograniczyć ruch serca, aby nie mógł rozszerzyć się do wymaganej objętości. Ale jeśli materiał jest zbyt miękki, nie zapewni wystarczającego wsparcia. Potrzebowaliśmy więc pewnych mechanicznych zasad, które nas poprowadziły ”.
Kluczowe jest stworzenie odpowiednich właściwości mechanicznych
Naukowcy opracowali model komputerowy skupiający się na dwóch kluczowych komponentach, z których jednym było rozszerzanie się i kurczenie serca oraz wpływ plastra na te funkcje.
Drugim było wymodelowanie urazów po zawale serca. W ten sposób zespół mógł sprawdzić, ile wsparcia mechanicznego byłoby konieczne, aby ograniczyć uszkodzenia.
Na podstawie wyników modelu komputerowego naukowcy - pod kierunkiem prof. Lei Yang z Uniwersytetu Soochow - stworzyli materiał hydrożelowy przy użyciu skrobi pochodzącej z pożywienia. Ten materiał jest niedrogi, łatwy do wykonania i lepkosprężysty, co oznacza, że „łączy w sobie właściwości płynne i stałe”.
Badanie na szczurach wykazało, że ten nowy rodzaj plastra przylepnego skutecznie zmniejsza uszkodzenia mięśni po zawale serca.
„[To] utrzymywało lepszy rzut serca, a tym samym znacznie zmniejszyło przeciążenie pozostałych kardiomiocytów i niekorzystną przebudowę serca” - mówi współautor badania Ning Sun, badacz kardiologii z Uniwersytetu Fudan.
Ich badania wykazały, że plaster może zmniejszyć śmierć komórek, gromadzenie się tkanki bliznowatej i stres oksydacyjny. Naukowcy uważają, że potrzeba więcej testów, ale wyniki są obiecujące.
„Czas pokaże, czy zadziała u ludzi, ale jest to bardzo obiecujące”.
Prof. Huajian Gao
