Beschädigte Herzen rewired mit nanotube-Fasern
Dünne, flexible Fasern aus Kohlenstoff-Nanoröhren haben jetzt bewiesen überbrücken können, beschädigte Herzen zu den Geweben und liefern die elektrischen Signale benötigt, um diese Herzen zu schlagen.
Wissenschaftler an der Texas Heart Institute (THI) – Bericht verwendet wurden, biokompatible Fasern erfunden, die an der Rice-Universität in Studien, die zeigten, Nähen Sie direkt in das beschädigte Gewebe wiederherstellen können, die elektrische Funktion zu Herzen.
„Anstatt schockierend und defibrillating, wir sind tatsächlich die Korrektur der krankhaften Leitung der größten Pumpen-Kammer des Herzens durch die Schaffung einer Brücke zu umgehen und Verhalten über einen Vernarbten Bereich eines beschädigten Herzen“, sagte Dr. Mehdi Razavi, Kardiologe und Direktor von Elektrophysiologie Klinische Forschung und Innovationen an der THI, die co-führte die Studie mit Reis Chemische und biomolekulare Ingenieur Matteo Pasquali.
„Heute gibt es keine Technik, behandelt die zugrunde liegende Ursache des Nummer-1-Ursache für den plötzlichen Herztod, ventrikuläre Arrhythmie,“ Razavi sagte. „Diese Herzrhythmusstörungen sind bedingt durch die desorganisierte abfeuern von Impulsen aus dem Herzen der unteren Kammern und sind schwierig zu behandeln, die in Patienten nach einem Herzinfarkt oder mit vernarbtem Herzgewebe aufgrund anderer Bedingungen, wie Herzinsuffizienz oder dilatative Kardiomyopathie.“
Ergebnisse der Untersuchungen der präklinischen Modellen erscheint als open-access-Editor ‚ s Pick in die American Heart Association Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. Der Verein trug zur Finanzierung der Forschung mit einem Jahr 2015 gewähren.
Die Forschung Federn von den wegweisenden 2013 Erfindung von Pasquali Labor eine Methode, um leitfähige Fasern aus Kohlenstoff-Nanoröhren. Die lab ist die erste fadenförmige Fasern wurden ein Viertel der Breite eines menschlichen Haares, aber es enthielt Dutzende von Millionen von mikroskopisch kleinen Kohlenstoff-Nanoröhren. Die Fasern werden auch untersucht, für die elektrischen Schnittstellen mit dem Gehirn, für den Gebrauch in Cochlea-Implantate, flexible Antennen und für die Automobil-und aerospace-Anwendungen.
Die versuche zeigten, dass die ungiftig, polymer-beschichteten Fasern mit Ihren enden abisoliert, um zu dienen als Elektroden, die wirksam bei der Wiederherstellung der Funktion während der monthlong tests in großen präklinischen Modellen sowie Nagetiere, ob die erste Ableitung verlangsamt wurde, durchtrennt oder blockiert, so die Forscher. Die Fasern, die Ihren Zweck erfüllt, mit oder ohne das Vorhandensein eines Herzschrittmachers, fanden Sie.
In den Nagetieren, Sie schrieb, Leitung verschwunden, wenn die Fasern entfernt wurden.
„Die Wiederherstellung der reizleitung mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Fasern hat das Potenzial, zu revolutionieren die Therapie der kardialen elektrischen Störungen, eine der häufigsten Todesursachen in den Vereinigten Staaten“, sagte co-lead Autor Mark McCauley, die durchgeführt viele der Experimente als postdoctoral fellow an der THI. Er ist jetzt assistant professor für klinische Medizin an der Universität von Illinois-College von Medizin.
„Unsere Experimente zur Verfügung gestellt die erste wissenschaftliche Unterstützung für die Verwendung von Kunststoff-basierten Behandlung eher als ein Medikament zur Behandlung der häufigsten Ursache des plötzlichen Todes in den USA und in vielen Entwicklungsländern rund um die Welt“, Razavi Hinzugefügt.
Viele Fragen bleiben, bevor das Verfahren kann die Bewegung in Richtung auf die menschliche Prüfung, Pasquali sagte. Die Forscher etablieren müssen, eine Möglichkeit, das Nähen der Fasern im Ort mit Hilfe eines minimal-invasiven Katheter, und stellen Sie sicher, die Fasern sind stark und flexibel genug, um ein ständig schlagendes Herz langfristig. Er sagte, Sie müssen auch bestimmen, wie lange und breit Fasern werden sollte, genau wie viel Strom Sie brauchen, um zu tragen und wie man Sie durchführen würde, in der wachsenden Herzen der Jungen Patienten.
„Flexibilität ist wichtig, denn das Herz ist ständig pulsierenden und beweglichen, also alles, was verbunden ist, um die Herzen der Oberfläche wird verformt und gebogen werden“, sagt Pasquali, wer hat Termine bei Rice Brown School of Engineering und Wiess School of Natural Sciences.
„Good interfacial contact ist auch wichtig, um abholen und liefern des elektrischen Signals,“ sagte er. „In der Vergangenheit, mehrere Materialien mussten so kombiniert werden, erreichen sowohl die elektrische Leitfähigkeit und effektive Kontakte. Diese Fasern haben beide Eigenschaften built in durch das design, die vereinfacht die Konstruktion des Gerätes und senkt die Risiken von Langzeit-Versagen durch delamination mehrerer Schichten oder Beschichtungen.“
Razavi beachten, dass zwar gibt es viele wirksame Antiarrhythmika zur Verfügung, Sie sind oft kontraindiziert bei Patienten nach einem Herzinfarkt. „Was wirklich notwendig ist, therapeutisch ist die Erhöhung der Wärmeleitung“, sagte er. „Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Fasern haben die leitenden Eigenschaften von Metall, sondern sind flexibel genug, um es uns ermöglichen, zu navigieren und liefern Energie, um einen sehr spezifischen Bereich von einer zarten, beschädigten Herzen.“
Reis-alumna Flavia Vitale, jetzt ein Assistent professor für Neurologie und physikalische Medizin und rehabilitation an der Universität von Pennsylvania, und Stephen Yan, ein student an der Rice, sind co-lead-Autoren des Papiers.
Co-Autoren sind Colin Young und Julia Coco-Reis; Brian GRÜßEN von THI und Baylor St. Luke ‚ s Medical Center; Marco Orecchioni und Lucia Delogu von der Città della Speranza Pediatric Research Institute, Padua, Italien; Abdelmotagaly Elgalad, Mathews John, Doris Taylor und Luiz Sampaio, alle THI; und Srikanth Perike von der Universität von Illinois in Chicago. Pasquali ist die A. J. Hartsook Professor of Chemical and Biomolecular Engineering, professor of materials science and nanoengineering und der Chemie.
