Una toppa per il cuore
Questo approccio potrebbe consentire di rinforzare le aree danneggiate del cuore dopo un attacco cardiaco e portare gradualmente alla loro completa rigenerazione
Un nuovo tipo di patch cardiaco ingegnerizzato potrebbe non solo sigillare le aree difettose del cuore, come avvenuto finora, ma anche guarirle. Un team interdisciplinare guidato dal Politecnico di Zurigo ha impiantato con successo il cerotto negli animali.
In seguito a un attacco cardiaco, il flusso di sangue al cuore viene interrotto e la conseguente mancanza di ossigeno può causare danni al cuore. Nei casi più gravi, la parete del cuore può rompersi, richiedendo un intervento chirurgico immediato. Oggi i cerotti pericardici bovini sono utilizzati per riparare tali difetti cardiaci grazie alla loro stabilità, permeabilità e facilità di impianto.
Un team di ricerca interdisciplinare del Politecnico di Zurigo e dell'Ospedale Universitario di Zurigo, guidato dal professor Robert Katzschmann e dal professor Omer Dzemali, ha sviluppato un nuovo cerotto cardiaco tridimensionale per l'impianto intraventricolare. Il team lo ha appena presentato sulla rivista scientifica Advanced Materials.
Non solo sigillare, ma anche guarire
I cerotti di pericardio bovino attualmente utilizzati, in breve BPP, presentano notevoli svantaggi. Non solo sono biologicamente inerti, il che significa che rimangono corpi estranei nel cuore e non possono essere scomposti, ma possono anche causare reazioni indesiderate come calcificazione, trombosi o infiammazione. "I cerotti cardiaci tradizionali non si integrano nel tessuto cardiaco e rimangono permanentemente nel corpo. Abbiamo voluto risolvere questo problema con il nostro cerotto, che si integra nel tessuto cardiaco esistente", spiega Lewis Jones, autore principale dello studio.
L'"RCPatch" (Reinforced Cardiac Patch) potrebbe diventare un'alternativa a lungo termine ai cerotti convenzionali realizzati con pericardio bovino: "Il nostro obiettivo era sviluppare un cerotto che non solo chiudesse un difetto, ma che contribuisse anche a ripararlo completamente", spiega Katzschmann.
Un cerotto, tre componenti
Il nuovo RCPatch presenta vantaggi significativi rispetto al pericardio bovino perché è composto da tre parti: una rete sottile che sigilla il danno, un'impalcatura stampata in 3D per la stabilità e un idrogel popolato da cellule del muscolo cardiaco. L'impalcatura ha una struttura reticolare composta da un polimero degradabile, che i ricercatori producono con una stampante 3D. "L'impalcatura è sufficientemente stabile e può essere riempita con un idrogel contenente cellule viventi", spiega Jones.
I ricercatori dell'ETH hanno combinato la struttura reticolare con una rete sottile in modo da poterla fissare facilmente al cuore. Katzschmann e il suo team hanno arricchito questa rete con lo stesso idrogel. Ciò consente all'RCPatch di integrarsi nel tessuto circostante e di crescere insieme alle cellule del muscolo cardiaco. "Il grande vantaggio è che l'impalcatura si degrada completamente dopo che le cellule si sono unite al tessuto. Ciò significa che non rimane alcun corpo estraneo", spiega Jones. La combinazione dei tre componenti dà luogo a un patch cardiaco denso e facile da usare, in parte costituito da cellule viventi.
Test iniziali sul cuore
Un primo esperimento sugli animali ha dimostrato la capacità del cerotto di essere impiantato con successo e di resistere all'alta pressione del cuore. I ricercatori sono riusciti a prevenire l'emorragia e a ripristinare la funzione cardiaca. Nei test preclinici su modelli di maiale, l'RCPatch è stato utilizzato per chiudere un difetto artificiale nel ventricolo sinistro. "Siamo stati in grado di dimostrare che il patch mantiene la sua integrità strutturale anche in condizioni di pressione sanguigna reale", afferma Katzschmann.
Il gruppo di ricerca ha quindi creato una base promettente per lo sviluppo di un patch cardiaco rinforzato meccanicamente e ingegnerizzato in tessuto, adatto all'impianto nell'uomo. A lungo termine, l'RCPatch è destinato non solo a riparare ma anche a rigenerare i danni al miocardio, guarendo così il cuore. Nella fase successiva, i ricercatori intendono sviluppare ulteriormente il materiale e studiarne la stabilità in studi a lungo termine sugli animali.
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Pubblicazione originale
Lewis S. Jones, Hector Rodriguez Cetina Biefer, Manuel Mekkattu, Quinten Thijssen, Alessio Amicone, Anna Bock, Miriam Weisskopf, Dennis Zorndt, Debora Meier, Li Zheng, Melanie Generali, Robert K. Katzschmann, Omer Dzemali; "Volumetric 3D Printing and Melt‐Electrowriting to Fabricate Implantable Reinforced Cardiac Tissue Patches"; Advanced Materials, 2025-8-5
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