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Könnte dieses Pflaster helfen, ein gebrochenes Herz zu heilen?

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Forscher in Irland haben einen Prototyp eines Pflasters entwickelt, von dem sie sagen, dass es die gleiche Aufgabe erfüllt wie wichtige Aspekte des Herzgewebes.

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Das Pflaster wurde so konzipiert, dass es den mechanischen Anforderungen des Herzgewebes standhält und die elektrischen Signaleigenschaften nachahmt, die es dem Herz ermöglichen, Blut durch den Körper zu pumpen. Die Forscher glauben, dass es die Medizintechnik einen Schritt näher an ein funktionales Design bringt, das ein gebrochenes Herz heilen könnte.

Mit Herzzellen ausgekleidete Herzpflaster können chirurgisch zur Wiederherstellung von Herzgewebe bei Patienten, denen nach einem Herzinfarkt beschädigtes Gewebe entfernt wurde, und zur Reparatur angeborener Herzfehler bei Säuglingen und Kindern eingesetzt werden. Letztlich geht es aber darum, zellfreie Patches zu schaffen, die das synchrone Schlagen der Herzzellen wiederherstellen können, ohne die Bewegung des Herzmuskels zu beeinträchtigen. Die Bioingenieure berichten über ihre Arbeit in der Zeitschrift Advanced Functional Materials.

"Forscher sind ständig auf der Suche nach neuen Behandlungsmethoden, die Stammzellbehandlungen, Biomaterial-Gelinjektionen und Hilfsmittel umfassen können", sagte der leitende Autor Michael Monaghan, ein Assistenzprofessor am Trinity College Dublin, in einer Pressemitteilung. "Unsere ist eine der wenigen Studien, die sich mit einem traditionellen Material befasst und es uns durch ein effektives Design ermöglicht, die richtungsabhängige mechanische Bewegung des Herzens nachzuahmen, die wiederholt aufrechterhalten werden kann. Dies wurde durch ein neuartiges Verfahren namens 'Schmelzelektroschreiben' erreicht, und durch die enge Zusammenarbeit mit den auf nationaler Ebene ansässigen Lieferanten konnten wir den Prozess an unsere Designanforderungen anpassen

Diese Arbeit wurde im Trinity Center for Biomedical Engineering, das im Trinity Biomedical Sciences Institute angesiedelt ist, in Zusammenarbeit mit Spraybase, einer Tochtergesellschaft von Avectas Ltd.

Die mechanischen Anforderungen des Herzmuskels können nicht mit thermoplastischen Polymeren auf Polyesterbasis erfüllt werden, die laut den Forschern überwiegend die zugelassenen Optionen für biomedizinische Anwendungen sind. Die Funktionalität von thermoplastischen Polymeren könnte jedoch durch ihre strukturelle Geometrie genutzt werden. Sie stellten einen Patch her, der die Ausdehnung eines Materials in mehrere Richtungen steuern und dies mit Hilfe eines technischen Design-Ansatzes abstimmen konnte.

Die Patches wurden mittels Schmelzelektroschreiben hergestellt, einer Kerntechnologie von Spraybase, die nach Angaben des Unternehmens reproduzierbar, genau und skalierbar ist. Die Pflaster wurden auch mit dem Polymer Polypyrrol beschichtet, um die elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die Zellkompatibilität zu erhalten. Das Pflaster hielt der wiederholten Dehnung stand, die bei kardialen Biomaterialien ein dominierendes Problem darstellt, und zeigte eine gute Elastizität, um diese Schlüsseleigenschaft des Herzmuskels genau nachzuahmen.

"Im Wesentlichen spricht unser Material viele Anforderungen an", sagte Monaghan. "Das Schüttgut ist derzeit für die Verwendung als Medizinprodukt zugelassen, das Design passt sich der Bewegung des pumpenden Herzens an und wurde funktionalisiert, um die Signalübertragung zwischen isolierten kontraktilen Geweben zu ermöglichen. In dieser Studie wird derzeit über die Entwicklung unserer Methode und unseres Designs berichtet, aber wir freuen uns nun auf die Förderung der nächsten Generation von Designs und Materialien mit dem Ziel, dieses Pflaster letztendlich als Therapie für einen Herzinfarkt einzusetzen