Forskare och läkare under de senaste decennierna har gjort stora steg i behandlingen av hjärtproblem - särskilt med utvecklingen av de så kallade "hjärtfläckarna under de senaste åren, "delar av konstruerad hjärtvävnad som kan ersätta hjärtmuskel som är skadad under en hjärtattack.
Tack vare Charles Liebers och andras arbete, nästa hopp kan vara i sikte.
Mark Hyman, Jr. professor i kemi och ordförande för institutionen för kemi och kemisk biologi, Lieber, postdoktor Xiaochuan Dai och andra medförfattare till en studie som beskriver konstruktionen av elektroniska ställningar i nanoskala som kan ympas med hjärtceller för att producera en "bionisk" hjärtlapp. Studien beskrivs i en artikel från den 27 juni som publicerades i Naturnanoteknik .
"Jag tror att en av de största effekterna i slutändan skulle vara i området som innebär att skadad hjärtvävnad ersätts med förformade vävnadsplåster, "Lieber sa." I stället för att bara implantera en konstruerad lapp byggd på en passiv byggnadsställning, våra verk tyder på att det kommer att vara möjligt att kirurgiskt implantera en innerverad lapp som nu skulle kunna övervaka och subtilt justera dess prestanda. "
En gång implanterat, Lieber sa, den bioniska lappen kan fungera på samma sätt som en pacemaker - avge elektriska stötar för att korrigera arytmi, men möjligheterna slutar inte där.
"I den här studien, vi har visat att vi kan ändra frekvens och riktning för signalutbredning, "fortsatte han." Vi tror att det kan vara mycket viktigt för att kontrollera arytmi och andra hjärtsjukdomar. "
Till skillnad från traditionella pacemakers, Lieber sa, den bioniska lappen - eftersom dess elektroniska komponenter är integrerade i vävnaden - kan upptäcka arytmi långt tidigare, och arbeta med mycket lägre spänningar.
"Redan innan en person började drabbas av storskalig arytmi som ofta orsakar irreversibel skada eller andra hjärtproblem, detta kan upptäcka instabiliteten i ett tidigt skede och ingripa tidigare, "sa han." Det kan också kontinuerligt övervaka återkopplingen från vävnaden och reagera aktivt. "
"Och en vanlig pacemaker, för det är på ytan, måste använda relativt höga spänningar, "Tillade Lieber.
Plåstret kan också vara användbart, Lieber sa, som ett verktyg för att övervaka svaren under hjärtläkemedel, eller för att hjälpa läkemedelsföretag att screena effektiviteten av läkemedel under utveckling.
Likaså, den bioniska hjärtlappen kan också vara en unik plattform, han nämnde vidare, att studera vävnadsbeteendet som utvecklas under vissa utvecklingsprocesser, som åldrande, ischemi eller differentiering av stamceller till mogna hjärtceller.
Även om den bioniska hjärtlappen ännu inte har implanterats i djur, "vi är intresserade av att identifiera medarbetare som redan undersöker implantation av hjärtplåster för att behandla hjärtinfarkt i en gnagarmodell, "sa han." Jag tror inte att det skulle vara svårt att bygga in detta i en enklare, lätt implanterbart system. "
I längden, Lieber tror, utvecklingen av nanoskala vävnadsställningar representerar ett nytt paradigm för att integrera biologi med elektronik på ett praktiskt taget sömlöst sätt.
Med hjälp av den injicerbara elektroniktekniken han var föregångare förra året, Lieber föreslog till och med att liknande hjärtplåster en dag helt enkelt kan levereras genom injektion.
"Det kan faktiskt vara så, i framtiden, detta kommer inte att göras med en kirurgisk patch, "sa han." Vi kan helt enkelt göra en saminjektion av celler med nätet, och det monterar sig inuti kroppen, så det är mindre invasivt. "
