Les scientifiques disent ceci 'Coton

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Dans une nouvelle percée, les scientifiques ont inventé une technique rentable pour créer des valves cardiaques en quelques minutes seulement. Remarquablement, ces valves cardiaques étaient prêtes à fonctionner juste après avoir été insérées dans des moutons.

L'équipe de chercheurs a nommé cette technique "Focused Rotary Jet Spinning", semblable à une machine à barbe à papa adossée à un sèche-cheveux. Malgré la nécessité de recherches in vivo plus approfondies pour évaluer la longévité de ces valves, elles ont réussi à réguler le flux sanguin chez les moutons pendant une heure.

Ce prototype pionnier vient d'être publié dans la revue Matter.

"Les deux grands avantages de notre méthode sont la vitesse et la fidélité spatiale", explique le premier auteur Michael Peters. "Nous pouvons créer de très petites fibres - à l'échelle nanométrique - qui imitent la matrice extracellulaire dans laquelle les cellules des valves cardiaques sont habituées à vivre et à se développer, et nous pouvons faire tourner des valves complètes en quelques minutes, contrairement aux technologies actuellement disponibles qui peuvent prendre des semaines ou des mois à faire."

La composition des valves cardiaques pulmonaires consiste en trois volets ou feuillets semi-chevauchants qui fluctuent à chaque pulsation du cœur. Ces feuillets jouent un rôle crucial pour assurer un flux sanguin unidirectionnel dans le cœur. Ils s'ouvrent complètement à chaque battement de cœur, facilitant l'écoulement du sang vers l'avant, puis se ferment complètement pour empêcher tout reflux.

Pour créer les valves, les chercheurs utilisent des jets d'air pour diriger le polymère liquide sur un cadre en forme de valve, ce qui donne un maillage de fibres microscopiques sans couture.

Ces valves sont intentionnellement temporaires et régénératives. Ils offrent une base poreuse qui permet l'infiltration et l'accumulation cellulaire. Au fur et à mesure que le polymère se décompose naturellement, les cellules prennent progressivement le relais et le remplacent.

"Les cellules fonctionnent à l'échelle du nanomètre, et l'impression 3D ne peut pas atteindre ce niveau, mais la rotation à jet rotatif focalisé peut y mettre des repères spatiaux à l'échelle du nanomètre afin que lorsque les cellules rampent dans cet échafaudage, elles se sentent comme si elles étaient dans une valve cardiaque, pas un échafaudage synthétique », ajoute l'auteur principal Kit Parker. "Il y a une certaine supercherie qui est impliquée."

Le groupe a examiné la durabilité, la flexibilité et les capacités récurrentes d'ouverture et de fermeture des vannes. Ils ont utilisé un duplicateur d'impulsions, un appareil qui imite les battements rythmiques du cœur, pour effectuer ces tests.

"Une valve cardiaque normale fonctionne pendant des milliards de cycles tout au long de la vie, elle est donc constamment tirée, étirée et stimulée", ajoute Peters. "Ils doivent être très élastiques et conserver leur forme malgré ces stimuli mécaniques, et ils doivent également être suffisamment solides pour résister aux contre-pressions du sang essayant de refluer."

De plus, ils ont cultivé des cellules cardiaques sur les valves pour évaluer leur compatibilité avec les systèmes biologiques et pour vérifier l'efficacité de l'infiltration cellulaire dans les structures d'échafaudage.

"Les valves sont en contact direct avec le sang, nous devons donc vérifier que le matériau ne provoque pas de thrombose ou d'obstruction des vaisseaux sanguins", ajoute la première auteure Sarah Motta.

Ils ont ensuite examiné l'efficacité immédiate de ces valves chez les moutons, qui constituent un excellent modèle animal pour plusieurs raisons. La dynamique à l'intérieur du cœur des moutons et des humains est assez similaire, et le cœur du mouton constitue un environnement difficile pour les valves cardiaques en raison du métabolisme rapide du calcium de l'espèce, ce qui peut augmenter la probabilité de formation de dépôts de calcium, un problème courant chez les receveurs de valves cardiaques. .

L'équipe a implanté avec succès ces valves chez deux moutons et a évalué leur positionnement et leurs performances par ultrasons pendant une heure. Les deux valves implantées ont fonctionné instantanément ; cependant, une valve chez un mouton s'est disloquée après un certain temps, ce que les chercheurs soupçonnent d'être dû à une différence de taille. La valve du deuxième mouton a montré des performances satisfaisantes pendant une heure et une étude post-mortem n'a révélé aucune complication telle que des ruptures ou la formation de caillots sanguins. Il a également été observé que des cellules avaient déjà commencé à s'infiltrer et à coller à la valve.

À l'avenir, l'équipe a l'intention de mener des tests plus approfondis sur les performances de la valve sur des périodes prolongées et sur un plus grand nombre de moutons.

"Nous voulons voir dans quelle mesure nos valves fonctionnent sur une échelle de plusieurs semaines à plusieurs mois, et avec quelle efficacité et rapidité les cellules et les tissus du mouton remodèlent réellement l'échafaudage", ajoute Peters.

"C'est un travail de longue haleine de développer quelque chose qui va entrer dans un patient humain, et cela devrait être long", ajoute Parker. "Vous devez faire beaucoup d'animaux avant de mettre quelque chose dans un humain."

Crédit d'image: Getty