Het mechanische kunsthart is jaar na jaar verbeterd, maar het is een ersatz. Onderzoekers zijn begonnen met het bouwen van een organische vanaf nul...
Het geheim van dit biohybride hart van de toekomst ligt in het ontwerp van een spiraalvormige vezel. Het probleem is niet nieuw, aangezien een Britse arts in de 17e eeuw reeds had ontdekt dat de hartvezels de vorm van een helix hebben. In de loop van de 20e eeuw werd aangetoond dat deze structuur de verklaring vormde voor de hogere ejectiefractie die met deze vezels werd verkregen dan met omtrekvezels.
De fabricage van deze vezels zou analoog kunnen zijn aan die van suikerspinnen. Een vloeibare oplossing met polymeren wordt in een tank gebracht en door een kleine opening geduwd door middel van centrifugale kracht terwijl de machine ronddraait. Wanneer het oplosmiddel verdampt, kunnen de polymeren stollen en vezels vormen. Een gerichte luchtstroom regelt dan de oriëntatie van de vezels wanneer zij op een collector worden afgezet. Door de collector te kantelen, kan de uitlijning van de vezels worden veranderd. Zo bootsen ze de spiraalvormige structuur van hartspieren na.
3D-printing zou kunnen worden gebruikt, maar in tegenstelling tot 3D-printing kan het door de onderzoekers gebruikte systeem, Focused Rotary Jet Spinning (FJRS) genaamd, zeer snel een structuur produceren die zo fijn is als een micron. Ter vergelijking: bij deze resolutie zou een huidige 3D-printer er 100 jaar over doen om een 3D-hart te bouwen, terwijl de FJRS dat in een dag kan.
De ventriculaire structuren werden vervolgens geïmplanteerd met rattencardiomyocyten of menselijke cardiomyocyten-afgeleide stamcellen. Binnen ongeveer een week bedekten verschillende dunne laagjes kloppend weefsel de steiger, waarbij de cellen de uitlijning van de vezels eronder volgden. De kloppende hartkamers bootsten dezelfde draaiende beweging na die in menselijke harten wordt aangetroffen.
Het proces kan worden aangepast voor een mensenhart en zelfs tot de grootte van een dwergvinvishart!
Recreating the heart’s helical structure-function relationship with focused rotary jet spinning
Delen via e-mail