ساخت پچ قلبی تجزیه‌پذیر با چاپ سه‌بعدی برای ترمیم بافت قلب

دانشمندان یک پچ (وصله پزشکی) قلبی نوین با چاپ سه‌بعدی ساخته‌اند که زیست‌تجزیه‌پذیر است، با بافت قلب ادغام می‌شود و به ترمیم آن کمک می‌کند.

به گزارش تک‌ناک، حمله قلبی همچنان علت اصلی مرگ‌ومیر در جهان است. حتی در صورت زنده ماندن، بیماران با کاهش عملکرد قلب روبه‌رو می‌شوند، چرا که مرگ سلول‌های قلبی و تشکیل بافت آسیب‌دیده باعث تضعیف دیواره قلب می‌شود. در موارد شدید، دیواره قلب ممکن است دچار پارگی شود و نیاز به جراحی فوری پیدا کند.

سال‌ها است که دانشمندان برای ترمیم آسیب‌های قلبی، پچ‌های کاشتنی توسعه داده‌اند. اما در این پژوهش جدید به سرپرستی دانشگاه ETH زوریخ در سوئیس، محققان موفق به تولید نوعی پچ قلبی شدند که نه تنها سوراخ‌ها و آسیب‌ها را مسدود می‌کند، بلکه باعث تقویت فرایند ترمیم بافت قلب نیز می‌شود.

لوییس جونز، پژوهشگر اصلی این مطالعه گفت: «پچ‌های قدیمی قلب با بافت ادغام نمی‌شوند و به‌ طور دائمی در بدن باقی می‌مانند. ما به دنبال ساخت پچی بودیم که با بافت قلب ادغام شود و در نهایت از بین برود.»

پروفسور رابرت کاتزشمان، از دیگر پژوهشگران این مطالعه عنوان کرد: «هدف ما توسعه پچی بود که نه تنها نقص قلبی را ببندد، بلکه به ترمیم کامل آن کمک کند.»

مراحل ساخت پچ قلبی جدید برای ترمیم بافت قلب

پژوهشگران نام این پچ قلبی را RCPatch گذاشتند که از نوعی پلی‌استر زیست‌سازگار و قابل‌ تجزیه ساخته شده است. این پچ مانند یک داربست مهندسی‌شده عمل می‌کند و می‌توان میزان انعطاف‌پذیری یا سفتی آن را تنظیم کرد تا با بافت طبیعی قلب هماهنگ شود.

پژوهشگران برای ساخت این پچ قلبی، صدها مدل سه‌بعدی با کمک رایانه طراحی و شبیه‌سازی کردند. هدف‌ یافتن مدلی بود که از نظر انعطاف‌پذیری و سفتی، رفتاری مشابه بافت طبیعی قلب داشته باشد.

پژوهشگران ساختار این پچ را با نوعی ژل طبیعی به نام فیبرین پر کردند، که حاوی سلول‌های عضله قلبی بود. این سلول‌ها از سلول‌های بنیادی خاصی به دست آمده بودند که توانایی تبدیل به انواع سلول‌های بدن را دارند. همچنین یک لایه توری‌مانند از همین ژل روی ساختار پچ قرار گرفت تا جلوی نشت خون را بگیرد و سطحی مناسب برای بخیه زدن فراهم کند.

ادغام کامل با بافت قلب

ساختار این پچ به‌اندازه کافی پایدار است و می‌تواند با هیدروژل حاوی سلول‌های زنده پر شود. این ساختار پس از ترکیب سلول‌ها با بافت، به‌ طور کامل تجزیه می‌شود و هیچ جسم خارجی در بدن باقی نمی‌ماند، که یک مزیت بزرگ به حساب می‌آید.

این پچ در آزمایشگاه کشت داده شد تا سلول‌های قلبی پس از حدود سه روز شروع به انقباض کنند. سپس مقاومت پچ در برابر هزاران چرخه کشش و فشردگی برای شبیه‌سازی ضربان قلب بررسی شد.

در مرحله نهایی، پچ روی یک سوراخ ۸ میلی‌متری در بطن چپ قلب خوک قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از اتصال پچ روی قلب در حال تپش، خونریزی تقریباً بلافاصله متوقف شد و تنها خونریزی خفیف تا ۱۰ دقیقه ادامه یافت.

محدودیت‌ها و چشم‌انداز آینده

این نوآوری در مرحله‌ ابتدایی قرار دارد و فعلاً فقط روی یک حیوان و در مدت کوتاهی آزمایش شده است. در شرایط واقعی، پارگی‌های قلبی ممکن است بزرگ‌تر و شکل نامنظم‌تری داشته باشند. همچنین هنوز مشخص نیست که این پچ در طول هفته‌ها یا ماه‌ها چگونه در بدن تجزیه می‌شود و آیا واقعاً به بهبود عملکرد قلب کمک می‌کند یا خیر.

با وجود این، نتایج اولیه امیدوارکننده‌ هستند. پروفسور کاتزشمان بیان کرد: «ما نشان دادیم که این پچ حتی در برابر فشار واقعی خون هم ساختار خود را حفظ می‌کند.»

اگر این فناوری توسعه یابد و در آزمایش‌های بیشتری تأیید شود، RCPatch می‌تواند جایگزینی زیست‌تجزیه‌پذیر و ترمیم‌کننده برای پچ‌های قلبی حیوانی باشد و خطر عوارض طولانی‌مدت پس از حمله قلبی را کاهش دهد.