p Uma equipe de pesquisadores do MIT e do Hospital Infantil de Boston construiu adesivos cardíacos cravejados de minúsculos fios de ouro que poderiam ser usados ​​para criar pedaços de tecido cujas células batem no tempo, imitando a dinâmica do músculo cardíaco natural. O desenvolvimento pode algum dia ajudar pessoas que sofreram ataques cardíacos. p O estudo, relatado esta semana em Nature Nanotechnology , promete melhorar os patches cardíacos existentes, que têm dificuldade em atingir o nível de condutividade necessário para garantir um bom funcionamento, “batida” contínua ao longo de um grande pedaço de tecido.

p “O coração é uma máquina eletricamente bastante sofisticada, ”Diz Daniel Kohane, professor da Divisão Harvard-MIT de Ciências da Saúde e Tecnologia (HST) e autor sênior do artigo. “É importante que as células batam juntas, ou o tecido não funcionará corretamente. ”

p A nova abordagem exclusiva usa nanofios de ouro espalhados entre as células cardíacas à medida que são cultivadas in vitro, uma técnica que “melhora significativamente o desempenho do patch cardíaco, ”Diz Kohane. Os pesquisadores acreditam que a tecnologia pode eventualmente resultar em patches implantáveis ​​para substituir o tecido que foi danificado em um ataque cardíaco.

p Os co-primeiros autores do estudo são o pós-doutorado do MIT Brian Timko e o ex-pós-doutorado do MIT Tal Dvir, agora na Universidade de Tel Aviv em Israel; outros autores são seus colegas do HST, Hospital Infantil de Boston e Departamento de Engenharia Química do MIT, incluindo Robert Langer, o Professor do Instituto David H. Koch.

p Ka-thump, ka-thump

p Para construir um novo tecido, os engenheiros biológicos normalmente usam andaimes em miniatura que se assemelham a esponjas porosas para organizar as células em formas funcionais à medida que crescem. Tradicionalmente, Contudo, esses andaimes foram feitos de materiais com baixa condutividade elétrica - e para células cardíacas, que dependem de sinais elétricos para coordenar sua contração, isso é um grande problema.

p “No caso dos miócitos cardíacos em particular, você precisa de uma boa junção entre as células para obter a condução do sinal, ”Timko diz. Mas o andaime atua como um isolante, bloqueando sinais de viajar muito além dos vizinhos imediatos de uma célula, e tornando quase impossível fazer com que todas as células do tecido batam juntas como uma unidade.

p Para resolver o problema, Timko e Dvir tiraram proveito de suas origens complementares - Timko em nanofios semicondutores, Dvir está em engenharia de tecido cardíaco - para projetar um material de estrutura totalmente novo que permitiria a passagem de sinais elétricos.

p “Começamos o brainstorming, e me ocorreu que na verdade é bastante fácil cultivar nanocondutores de ouro, que, claro, são muito condutores, ”Timko diz. “Você pode cultivá-los para ter alguns mícrons de comprimento, o que é mais do que suficiente para atravessar as paredes do cadafalso. ”

p De micrômetros a milímetros

p A equipe utilizou como material base o alginato, uma substância semelhante a uma goma orgânica, frequentemente usada para estruturas de tecido. Eles misturaram o alginato com uma solução contendo nanofios de ouro para criar um andaime composto com bilhões de minúsculas estruturas de metal passando por ele.

p Então, eles semearam células cardíacas no composto de ouro-alginato, testar a condutividade do tecido cultivado no compósito em comparação com o tecido cultivado em alginato puro. Como os sinais são conduzidos por íons de cálcio dentro e entre as células, os pesquisadores puderam verificar a distância que os sinais viajam observando a quantidade de cálcio presente em diferentes áreas do tecido.

p “Basicamente, cálcio é como as células cardíacas se comunicam, então rotulamos as células com um indicador de cálcio e colocamos a estrutura sob o microscópio, ”Timko diz. Lá, eles observaram uma melhora dramática entre as células cultivadas no andaime composto:A faixa de condução dos sinais melhorou em cerca de três ordens de magnitude.

p “Na saúde, tecido do coração nativo, você está falando sobre condução em centímetros, ”Timko diz. Anteriormente, tecido cultivado em alginato puro mostrou condução ao longo de apenas algumas centenas de micrômetros, ou milésimos de milímetro. Mas a combinação de alginato e nanofios de ouro alcançou a condução do sinal em uma escala de "muitos milímetros, ”Timko diz.

p “É realmente dia e noite. O desempenho que os andaimes têm com esses nanomateriais é muito, muito melhor, ”Diz Kohane.

p “É um trabalho muito bonito, ”Diz Charles Lieber, professor de química na Universidade de Harvard. “Acho que os resultados são bastante inequívocos, e muito emocionante - tanto para mostrar fundamentalmente que eles melhoraram a condutividade desses andaimes, e então como isso claramente faz a diferença no aumento do disparo coletivo do tecido cardíaco. ”

p Os pesquisadores planejam realizar estudos in vivo para determinar como o tecido cultivado em compósito funciona quando implantado em corações vivos. Além das implicações para pacientes com ataque cardíaco, Kohane acrescenta que o experimento bem-sucedido “abre um monte de portas” para a engenharia de outros tipos de tecidos; Lieber concorda.

p “Acho que outras pessoas podem tirar vantagem dessa ideia para outros sistemas:em outras células musculares, outras construções vasculares, talvez até em sistemas neurais, esta é uma maneira simples de ter um grande impacto na comunicação coletiva das células, ”Diz Lieber. “Muitas pessoas vão adorar isso.”