Negli Stati Uniti le malattie cardiache rappresentano la principale causa di morte per la popolazione. Sono responsabili, pensate, di almeno il 47% delle morti anche in Europa. Secondo i dati USA, ogni 36 secondi una persona muore a causa di malattie cardiovascolari. Come mai non siamo riusciti ancora a mitigare questo dato così preoccupante?
Ci sono molti motivi, ma uno più di tutti è interessante ai fini di questo articolo: il tessuto cardiaco non si rigenera. Altri organi e tessuti del nostro corpo possono rigenerarsi in seguito ad una lesione, ma il nostro cuore no. Ecco perché la bio-ingegneria tissutale, che comprende anche la fabbricazione di un intero cuore umano bioibrido e trapiantabile, è così importante per il futuro della medicina cardiaca.
Un cuore “artificiale naturale”
Nei giorni scorsi, i bioingegneri della John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) di Harvard hanno sviluppato il primo modello bioibrido di ventricolo umano con cellule cardiache battenti allineate elicoidalmente e hanno dimostrato che l'allineamento delle cellule muscolari, in effetti, aumenta notevolmente la quantità di sangue che il ventricolo può pompare a ogni contrazione.
Come hanno realizzato il modello bioibrido di cuore umano?
Questo progresso è stato possibile grazie a un nuovo metodo di produzione tessile additiva, il Focused Rotary Jet Spinning (FRJS). Il metodo ha permesso la fabbricazione ad alta produttività di fibre allineate elicoidalmente con diametri che vanno da alcuni micrometri a centinaia di nanometri.
Sviluppate al SEAS dal gruppo di biofisica delle malattie del professor Kit Parker, le fibre FRJS dirigono l'allineamento delle cellule. E consentono la formazione di strutture organizzate in maniera precisa, che simula la disposizione in un naturale cuore umano.
Il processo di creazione
La prima fase dell'FRJS funziona un po’ come una macchina per lo zucchero filato. Una soluzione polimerica liquida viene caricata in un serbatoio e spinta fuori attraverso una piccola apertura dalla forza centrifuga mentre il dispositivo gira.
Quando la soluzione lascia il serbatoio, il solvente evapora e i polimeri si solidificano formando fibre. Poi, un flusso d'aria focalizzato controlla l'orientamento delle fibre che vengono depositate su un collettore.
Il team ha scoperto che angolando e ruotando il collettore, le fibre nel flusso si allineano e si attorcigliano intorno al collettore stesso durante la rotazione, imitando la struttura elicoidale dei muscoli cardiaci.
Cuore bioibrido: le prospettive
Il team ha anche dimostrato che il processo può essere scalato fino alle dimensioni di un cuore umano vero e proprio e anche più grande, fino alle dimensioni del cuore di una balena (non hanno riempito i modelli più grandi con le cellule, perché ci sarebbero voluti miliardi di cellule cardiomiocitarie).
Questo studio è tanto interessante per quanto riguarda le prospettive mediche (e quindi la possibilità di ricreare un cuore bioibrido funzionante in laboratorio), quanto per le possibili implicazioni della tecnologia FRJS in altri ambiti. Oltre alla biofabbricazione di tessuti, infatti, il team esplora anche altre applicazioni per il sistema FRJS, come il confezionamento di alimenti.
In conclusione vi raccomandiamo la visione di un breve video riguardante quanto letto finora, pubblicato proprio dalla Harvard School of Engineering and Applied Sciences. Vi rimandiamo infine anche all’articolo pubblicato sul loro sito.
