Quando ocorre um ataque cardíaco, músculo no tecido cardíaco pode ser cicatrizado, interferindo na atividade elétrica necessária para o funcionamento saudável do coração. Tratamentos medicamentosos estão disponíveis para aliviar mais danos, mas isso não leva à regeneração do tecido. O uso de materiais artificiais para remendar ou reconstruir peças danificadas foi tentado, mas apenas recentemente o trabalho se concentrou nas propriedades elétricas necessárias para a operação cardíaca adequada.

Nesta semana Bioengenharia APL os pesquisadores revisam o uso de biomateriais eletricamente condutores para reparo e tratamento cardíaco. Os pesquisadores consideraram três maneiras pelas quais esses materiais podem ser usados:para criar estruturas sobre as quais as células do coração possam se regenerar, para fazer adesivos eletricamente condutores para reparar o tecido danificado, e para produzir hidrogéis injetáveis ​​para transportar drogas para regiões cardíacas específicas.

Um coração saudável bate quando as células do miocárdio se contraem. O miocárdio é composto de fibras precisamente orientadas, então a contração ocorre de forma tortuosa. As contrações são desencadeadas por um sinal elétrico de células especializadas conhecidas como nó sinoatrial. Este sinal é propagado através do músculo cardíaco para o miocárdio, a menos que encontre tecido cicatricial. A cicatriz, que atua como um isolante elétrico, pode parar este sinal, interferindo na contração.

Os investigadores estão agora a desenvolver materiais condutores de electricidade para ultrapassar este problema com o tecido cicatricial, combinando as propriedades de condutância eléctrica do miocárdio nativo. Os tipos de materiais revisados ​​neste artigo incluem pequenos tubos ou folhas de carbono; minúsculas nanopartículas metálicas, geralmente de prata ou ouro; carbonetos de metal, incluindo o carboneto de titânio amplamente utilizado; e polímeros (plásticos) dopados com substâncias especiais que lhes permitem conduzir eletricidade.

Qualquer material estranho introduzido no corpo deve ser biocompatível para evitar toxicidade de curto e longo prazo. Alguns problemas de toxicidade são sutis. Nanopartículas de prata, por exemplo, têm uma toxicidade dependente do tamanho quando administrados aos pulmões. Para muitos desses materiais, toxicidade, particularmente a longo prazo, ainda não foi avaliado. Contudo, algumas dessas substâncias podem ter efeitos benéficos. Por exemplo, certos carbonetos metálicos conhecidos como MXene podem ser antiinflamatórios.

O co-autor Michael Monaghan sugere que "um polímero conhecido como PEDOT pode ser o mais adequado para enxertos ou andaimes eletricamente condutores, uma vez que pode ser fabricado em estruturas 3-D sem diferentes materiais de suporte. "Os pesquisadores também sugerem que algumas das propriedades tóxicas do PEDOT podem ser evitadas purificando mais completamente o material quando ele é preparado. Mais estudos são necessários.