Розроблено синтетичний серцевий клапан FibraValve, який росте разом з дитиною

Що таке FibraValve і для чого він був розроблений? Ось чому: стрептококова ангіна є поширеною дитячою хворобою в Сполучених Штатах , але в менш заможних країнах вона може призвести до ревматичної лихоманки, захворювання, яке викликає запалення та може пошкодити серцеві клапани. Щоб вирішити цю проблему, команда під керівництвом Кевіна Кіта Паркера з Інституту Вісса та Гарвардської школи інженерії та прикладних наук Джона А. Полсона розробила імплантований серцевий клапан під назвою FibraValve, який росте разом з дитиною, зменшуючи потребу в інвазивних хірургічних втручаннях.

Синтетичний серцевий клапан можна виготовити менш ніж за 10 хвилин

FibraValve є значним прогресом у цій галузі, як описано в нещодавній дослідницькій публікації в Matter. Дослідники використали новий метод під назвою фокусоване ротаційне прядіння (FRJS), щоб виготовити синтетичний серцевий клапан менш ніж за 10 хвилин. FRJS дозволяє налаштовувати форму та властивості клапана аж до нанорозміру, і клапан показав багатообіцяючі результати в дослідженнях із залученням живих клітин in vitro та на моделях великих тварин.

Мета FibraValve — створити схему для нативних клітин пацієнта для регенерації власної живої тканини клапана. Використовуючи FRJS, команда сподівається не тільки вирішувати хвороби клапанів у дітей, але й створити платформу для виготовлення інших медичних пристроїв у майбутньому. Інноваційний виробничий процес передбачає екструдування біосумісного синтетичного полімеру через сопло та формування довгих нановолокон, які збираються на оправці у формі сердечного клапана для створення клапана.

Попередній синтетичний клапан серця JetValve продемонстрував успішну імплантацію в серце вівці та регенерацію нової тканини на пристрої. Спираючись на це досягнення, дослідники зосередилися на вдосконаленні різних аспектів клапана, включаючи виробництво, волокнистий матеріал і геометричний дизайн. Включивши потоки сфокусованого повітря в процес екструдування полімеру, вони розробили FRJS для підвищення швидкості осадження волокон і покращення кінцевої форми клапана.

Крім того, команда використала новий полімерний матеріал під назвою PLCL для посилення клітинної інфільтрації після імплантації FibraValve. PLCL FibraValves виявилися м’якшими та еластичнішими, ніж їхні попередники. Дослідники оптимізували геометрію внутрішньої стулки клапана, щоб мінімізувати витік крові, успішно зменшивши швидкість витоку приблизно з 30% до приблизно 13% завдяки вдосконаленій конструкції.

Щоб оцінити ефективність FibraValve, дослідники імплантували його в серце живої вівці за допомогою мінімально інвазивної хірургії. Клапан продемонстрував негайну функціональність, його стулки відкривалися та закривалися синхронно з кожним ударом серця. Протягом лише однієї години команда спостерігала за інфільтрацією еритроцитів і білих кров’яних тілець, а також за відкладенням білка фібрину на пористому каркасі клапана. Процес імплантації не спричинив пошкоджень чи проблем.

Команда планує провести довгострокові випробування на тваринах для подальшої оцінки регенеративних можливостей і продуктивності FibraValve. Вони вважають, що FRJS має потенціал для створення широкого спектру імплантованих пристроїв, таких як інші клапани, серцеві ділянки та кровоносні судини.