Gli scienziati dicono che questo è "cotone".

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Con una svolta innovativa, gli scienziati hanno inventato una tecnica economicamente vantaggiosa per creare valvole cardiache in pochi minuti. Sorprendentemente, queste valvole cardiache erano pronte a funzionare subito dopo essere state inserite nelle pecore.

Il team di ricercatori ha chiamato questa tecnica "Focused Rotary Jet Spinning", simile a una macchina per lo zucchero filato supportata da un asciugacapelli. Nonostante la necessità di una ricerca in vivo più approfondita per valutare la longevità di queste valvole, queste sono riuscite a regolare con successo il flusso sanguigno nelle pecore per un’ora.

Questo prototipo pionieristico è stato appena pubblicato sulla rivista Matter.

"I due grandi vantaggi del nostro metodo sono la velocità e la fedeltà spaziale", spiega il primo autore Michael Peters. "Possiamo creare fibre davvero piccole, su scala nanometrica, che imitano la matrice extracellulare all'interno della quale le cellule delle valvole cardiache sono abituate a vivere e a crescere, e possiamo far girare valvole complete in pochi minuti, in contrasto con le tecnologie attualmente disponibili che possono richiedere settimane o mesi per realizzarlo."

La composizione delle valvole cardiache polmonari è costituita da tre lembi o lembi semi-sovrapposti che fluttuano ad ogni pulsazione del cuore. Questi lembi svolgono un ruolo cruciale nel garantire il flusso sanguigno unidirezionale all'interno del cuore. Si aprono completamente ad ogni battito cardiaco, facilitando il flusso in avanti del sangue, e poi si chiudono completamente per impedire qualsiasi flusso all'indietro.

Per creare le valvole, i ricercatori utilizzano getti d’aria per dirigere il polimero liquido su un telaio a forma di valvola, creando una rete di fibre microscopiche senza soluzione di continuità.

Queste valvole sono intenzionalmente temporanee e rigenerative. Offrono un fondotinta poroso che consente l'infiltrazione e l'accumulo cellulare. Man mano che il polimero si decompone naturalmente, le cellule progressivamente lo sostituiscono.

"Le cellule operano su scala nanometrica e la stampa 3D non può arrivare a quel livello, ma la rotazione focalizzata del getto rotante può inserire segnali spaziali su scala nanometrica in modo che quando le cellule strisciano su quell'impalcatura, si sentono come se fossero in una valvola cardiaca, non in un'impalcatura sintetica", aggiunge l'autore senior Kit Parker. "C'è un certo inganno in gioco."

Il gruppo ha esaminato la durabilità, la flessibilità e le capacità di apertura-chiusura ricorrenti delle valvole. Per eseguire questi test hanno utilizzato un duplicatore di impulsi, un dispositivo che imita il battito ritmico del cuore.

"Una valvola cardiaca normale funziona per miliardi di cicli nel corso della vita, quindi viene costantemente tirata, allungata e stimolata", aggiunge Peters. "Devono essere molto elastici e mantenere la loro forma nonostante questi stimoli meccanici, e devono anche essere abbastanza forti da resistere alle contropressioni del sangue che cerca di fluire all'indietro."

Inoltre, hanno coltivato cellule cardiache sulle valvole per valutarne la compatibilità con i sistemi biologici e per accertare l'efficacia dell'infiltrazione cellulare nelle strutture dell'impalcatura.

"Le valvole sono a diretto contatto con il sangue, quindi dobbiamo verificare che il materiale non causi trombosi o ostruzione dei vasi sanguigni", aggiunge la prima autrice Sarah Motta.

Hanno poi esaminato l'efficacia immediata di queste valvole nelle pecore, che costituiscono un eccellente modello animale per diversi motivi. Le dinamiche all'interno del cuore delle pecore e degli esseri umani sono abbastanza simili e il cuore delle pecore rappresenta un ambiente difficile per le valvole cardiache a causa del rapido metabolismo del calcio della specie, che può aumentare la probabilità di formazione di depositi di calcio, un problema comune nei portatori di valvole cardiache. .

Il team ha impiantato con successo queste valvole in due pecore e ne ha valutato il posizionamento e le prestazioni utilizzando gli ultrasuoni per un’ora. Entrambe le valvole impiantate hanno funzionato istantaneamente; tuttavia, una valvola in una pecora si è lussata dopo un po' di tempo, cosa che i ricercatori sospettano fosse dovuta a una mancata corrispondenza delle dimensioni. La valvola della seconda pecora ha mostrato prestazioni soddisfacenti per un'ora e uno studio post mortem non ha rivelato complicazioni come rotture o formazione di coaguli di sangue. È stato inoltre osservato che le cellule avevano già iniziato a infiltrarsi e ad aderire alla valvola.