工程一块一块的

总有一天,心脏病幸存者可能有一个补丁的人工培养肌肉放在心里,来取代那些死于他们的攻击。

儿童天生有缺陷的心脏瓣膜可能会得到新的可以生长,而不是每隔几年所取代。和血管阻塞或弱的人可能会得到一个新的“自然”替换,而不是以增加值。

这些可能性都触手可及,并能将心脏保健服务提供方式,说密歇根大学医学院的研究人员在最新一期的《再生医学》杂志上。

技术近年来先进很多,他们写道,科学家们比以往任何时候都更接近“生物工程”覆盖整个地区的心脏,心脏瓣膜和主要血管。

但障碍仍在组织工程的产品已经准备好被植入患者替代病变或畸形结构,研究小组指出。

的障碍包括:确定哪些类型的细胞保持最具潜力,并找到最好的方法种植这些细胞形成可行的心脏组织,是强大的,持久的和结构在细胞水平上像自然组织。

新文章评论当前状态的心脏组织工程,在密歇根大学心脏手术人工心脏全球实验室和实验室。
“组织工程是一个快速发展的领域,和心血管组织是最令人兴奋的领域之一,但也最具挑战性的一个,”贝拉拉维说,博士论文的资深作者、密歇根大学人工心脏实验室的主任。”这篇文章中,我们提出的当前状态的艺术,因为它存在于我们的实验室和其他指出潜在的应用和障碍依然存在。”

提出了一个模型之间的合作研究工程师、医生和生物学家成功心血管组织工程研究。

“尽管仍有巨大的技术挑战,我们现在在一个地方我们可以所有心血管结构工程师第一代原型:心肌,tri-leaflet阀门、血管、心脏泵和细胞组织工程心室,”贝拉说。

人工心脏研究实验室都集中在比较不同平台工程师在实验室功能的心肌。去年12月,贝拉和第一作者Yen-Chih Huang博士发表了一篇论文,描述他们的成功发展脉动,生物工程的三维块心肌或BEHM。

这篇论文描述了一个创新技术的使用,使用纤维蛋白水凝胶比别人快,但仍然心肌特性更好。

凝胶能够暂时支持鼠心肌细胞,纤维蛋白细胞增多和破裂前组织到组织在几天内。

测试表明,BEHM能产生脉动的力量和对刺激做出反应比以往任何时候都更像真正的肌肉。

以前,自组织的结果描述的组策略,表明是可能的工程师非常相似的心肌正常心肌生理没有任何合成支架材料。

密歇根大学和其他的小组也表明聚合物支架可用于工程师心脏肌肉的形状或大小匹配受损心肌的面积,提高工程的可能性定制补丁来满足特定需求的病人。所有这些方法都是在最近的评论文章。

贝拉的新文章,作者路易丝检验员,密歇根大学的研究生部细胞与发育生物学,描述了“生物反应器”团队使用他们BEHM生长。

也许多其他细节发现已经由其他团队使用不同cell-growing表面和条件,以及障碍仍然任重而道远。

作者说,在所有的生物工程心脏组织拥有直接的承诺来研究心脏疾病及其治疗细胞培养,长期承诺的新病人治疗。

作为努力的一部分,从实验室到诊所,密歇根大学申请专利保护在人工心脏实验室的发展,并积极寻找企业合作伙伴帮助的技术市场。

密歇根大学团队的生物反应器开发罗伯特•丹尼斯博士以前的密歇根大学工程学院,现在在北卡罗莱纳大学。它允许11标本的组织生长在相同条件下同时,同时允许每个标本“拉伸”使用特制的设备,可以运用力量和测量组织开始收缩时生成的力量和殴打。

在论文中,研究小组报告,它取得了一倍的收缩力短短七天,通过拉伸BEHM 1赫兹。

心脏肌肉的增长,心脏瓣膜及血管组织在实验室还需要仔细控制的条件如温度、氧气和二氧化碳水平,营养和pH值。

这可以鼓励细胞开始生产所需的各种分子信号和连接与其他细胞,并产生细胞外基质,支持细胞组织。

密歇根大学人工心脏实验室和一个商业伙伴合作开发一种新型灌注系统能够提供控制组织工程心肌营养交换。

灌注系统是第一的,因为它不依赖传统的细胞培养孵化器,让研究人员能够仔细地控制细胞在心脏肌肉的文化环境中形成和培育更高程度的功能。

即使cell-growing条件可以完善生产组织强,耐用,形状像本机组织它的目的是取代,另一个主要的挑战是:要使用哪种类型的细胞。或者更清晰,使用哪种类型的细胞——因为心脏肌肉组织是由几种类型的细胞。人类心脏细胞很难得到,“成人”干细胞还没有被证明是多变的心肌细胞。

胚胎干细胞,有前途,有政治包袱。和其他类型的从身体其它部位的肌肉细胞,包括骨骼肌,已经使用在早期的临床试验,但结果是喜忧参半的。

密歇根大学的团队已经开始实验BEHM移植到老鼠的心遭受心脏病,看看新的组织可以治愈的伤害。

这项工作由模型。此外,一些污渍被用来识别心血管的组成结构,工作是由柳妲Khait, BS,人工心脏的研究助理实验室。心脏肌肉的基因组成也被Khait评估,发现相当类似于正常的心脏肌肉。