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"Spray painting" zeigt Versprechen als minimal-invasive Methode, um das Herz zu füllen
Tierstudien legen nahe, dass die Anwendung eines Herzpflasters aus einem regenerativen Polymergerüst auf der Oberfläche des Herzens eine wirksame Möglichkeit sein könnte, die Herzfunktion nach einem Herzinfarkt zu erhalten. Ein solches Verfahren würde jedoch höchstwahrscheinlich eine Operation im offenen Brustbereich erfordern, die traumatisch ist und eine Hauptbarriere dafür darstellt, dass sie bei menschlichen Patienten verwendet wird. Jetzt deuten neue Forschungen an Mäusen darauf hin, dass "Spray Painting" Biomaterialien auf das Herz mit einem minimal-invasiven Verfahren weniger riskant, weniger teuer, aber genauso effektiv sein könnte.
Forscher sagen, dass ihre Studie zeigt, dass das Sprühen von Biomaterialien auf das Herz eine vielversprechende Strategie für die Herzreparatur nach einem Herzinfarkt bietet und keine größeren Operationen oder Nähte erfordern würde.
Die neue Studie - angeführt von der University of North Carolina in Chapel Hill - wird in der Zeitschrift veröffentlicht Tissue Engineering Teil C: Methoden.
Herzinfarkt oder Myokardinfarkt ist weltweit eine der Haupttodesursachen. Es tritt auf, wenn der Herzmuskel nicht genügend sauerstoffreiches Blut erhält. Je länger der Herzmuskel von dem Blut, das er braucht, ausgehungert wird, desto größer ist der Schaden.
Ein Herzinfarkt führt zum Verlust von Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten), begleitet von Veränderungen der Struktur und Form des Herzens sowie einer gestörten Funktion. Diese können schließlich zu Herzversagen führen.
In ihrer Studie erklären die Forscher, dass aktuelle Behandlungen - einschließlich Medikamenten und Herzpumpen (ventrikuläre Unterstützungsgeräte) - das Fortschreiten der Krankheit nur verzögern.
Diese Einschränkung, zusammen mit einem Mangel an Herzspendern, bedeutet, dass ein dringender Bedarf an neuen Therapien besteht, die sich darauf konzentrieren, beschädigte Herzen zu regenerieren, um die Ergebnisse für Patienten zu verbessern.
"Inspiriert von Spritzlackierung in der Bauindustrie"
In den letzten Jahren haben Biomaterialien vielversprechende Ergebnisse in Tissue-Engineering-Studien zur Reparatur von Herzgewebe gezeigt.
Schnelle Fakten über Herzinfarkt- Jedes Jahr in den Vereinigten Staaten haben rund 735.000 Menschen einen Herzinfarkt
- Einer von fünf Herzinfarkten ist still - die Menschen sind sich dessen nicht bewusst, aber der Schaden ist angerichtet
- Koronare Herzkrankheit ist die Hauptursache für Herzinfarkt.
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Zum Beispiel haben sich Herzpatches - regenerative Polymergerüste, die auf die Oberfläche des Herzens geschichtet sind - als wirksam erwiesen, um die Herzfunktion nach einem Herzinfarkt bei Nagern zu erhalten.
Die Anwendung eines Herzpflasters durch Schichten auf das Herz würde jedoch wahrscheinlich eine Operation im offenen Brustbereich erfordern - eine riskante und traumatische Prozedur für Patienten, die einen Herzinfarkt hatten.
Die Forscher suchten daher nach einem Weg, auf dem regenerative Biomaterialien auf eine weniger invasive Weise angewendet werden könnten, wie sie bemerken:
"Angespornt durch die Praxis der Sprühmalerei, die von der Bauindustrie verwendet wird, gehen wir davon aus, dass in situ polymerisierbare Biomaterialien auf die Oberfläche des Herzens aufgesprüht werden können, um eine einheitliche Schicht des Herzpflasters zu bilden."
Das Team entschied sich, ihre "Sprühfarbe" auf Thrombozyten-Fibringel zu stützen, da dieses Biomaterial bekanntermaßen die Gerinnselbildung unterstützt und bereits in verschiedenen Tierstudien getestet wurde.
Farbplättchen Fibrin-Gel auf das Herz sprühen
Das Gel enthält zwei Bestandteile, die in einer "doppelläufigen" Spritze getragen werden. Die zwei Bestandteile kommen zusammen an der Spritzenspitze zusammen mit einem Schlauch, der Kohlendioxid unter Druck trägt, um das Gel zu bilden, wenn es auf das Ziel gesprüht wird.
Bei dieser Studie testeten die Forscher die Wirksamkeit des Gels auf kultivierten Zellen und auf den Herzen lebender Mäuse durch einen kleinen Schnitt in der Brustseite.
Die Ergebnisse zeigten, dass das aufgesprühte Biomaterial für den Herzmuskel nicht toxisch war, an der Oberfläche des Herzens klebte und sich im Laufe der Zeit verschlechterte.
Da das Gel "miteinander verbundene Poren" enthält, könnte es auch dazu verwendet werden, Substanzen wie Wachstumsfaktoren freizusetzen, um die Reparatur des Herzmuskels zu fördern.
Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass Biomaterialien für die Spritzlackierung als Möglichkeit zur Platzierung eines Herzpflasters ohne invasive chirurgische Eingriffe und Nähte möglich sind und eine vielversprechende Strategie zur Herzrekonstruktion nach einem Herzinfarkt bieten.
"Die in diesem Manuskript beschriebene Spray-Malmethode ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie sich das Tissue Engineering seit den 1990er Jahren entwickelt hat. Die beschriebene Verabreichungsmethode ist in Kliniken einfach anzuwenden und zeigt ein signifikantes Potenzial für die Behandlung von Patienten."
Methoden Mitherausgeber Prof. John A. Jansen, Universitätsklinikum Radboud, Niederlande
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