Lors d'un pontage coronarien, les chirurgiens redirigent le flux sanguin à l'aide d'un pontage autologue, le plus souvent dérivé des propres veines du patient. Cependant, dans certaines situations où le patient n'a pas de veine adaptée, les chirurgiens doivent s'appuyer sur des greffes vasculaires synthétiques qui, tout en sauvant des vies, sont plus enclins à la formation de caillots qui finissent par obstruer le greffon.

Pour améliorer le taux de réussite des greffes synthétiques, une équipe de recherche dirigée par l'Université de Pittsburgh étudie si les « rides actives » sur la surface intérieure des artères peuvent aider à améliorer la conception des greffons synthétiques et à créer une meilleure alternative aux greffons autologues pour les pontages.

La recherche est menée par Sachin Velankar, professeur agrégé de génie chimique à la Swanson School of Engineering; Édith Tzeng, professeur de chirurgie à l'École de médecine; et Luka Pocivavsek, un ancien résident du service de chirurgie. Avec Pocivavsek, qui est maintenant chercheur en chirurgie vasculaire à l'Université de Chicago, Velankar et Tzeng se sont inspirés des artères pour trouver un moyen d'améliorer la circulation sanguine dans les greffes synthétiques.

"La surface interne des artères naturelles, connue sous le nom de surface luminale, est fortement ridée, " a déclaré Velankar. "Nous voulions explorer les effets de ce froissement pour voir si la transition d'un état lisse à un état ridé empêcherait la formation de caillots. C'est ce que nous appelons la topographie dynamique."

Pocivavsek, Velankar, et Tzeng a travaillé avec une équipe d'étudiants de premier cycle de la Swanson School of Engineering pour créer un modèle afin de tester l'idée que de tels changements "topographiques" de surface peuvent jouer un rôle anti-thrombotique. Ils ont également demandé l'aide de William Wagner, Directeur du Pitt's McGowan Institute for Regenerative Medicine, dont le laboratoire possède une expertise sur la façon de mesurer l'encrassement - l'accumulation de matériaux indésirables sur les surfaces. L'équipe a découvert que les surfaces qui passent à plusieurs reprises d'un état lisse à un état ridé résistent à l'encrassement des plaquettes, une découverte qui pourrait conduire à des pontages résistants à la thrombose.

Doté d'une stratégie pour améliorer l'efficacité des greffons synthétiques, Velankar et Tzeng sont impatients d'appliquer cette recherche à des applications cliniques et ont reçu 454 $, Prix ​​539 R56 des National Institutes of Health pour financer des travaux de traduction clinique.

"Nos artères se dilatent et se contractent naturellement, partiellement entraînée par les fluctuations normales de la pression artérielle au cours du cycle cardiaque, " a déclaré Tzeng. "Notre hypothèse est que cela entraîne la transition entre les surfaces luminales lisses et ridées dans les artères, et cette topographie dynamique peut être un mécanisme anti-thrombotique important dans les artères. Notre objectif est d'utiliser ce nouveau concept d'approche purement mécanique pour prévenir l'encrassement des greffes vasculaires en utilisant le rythme cardiaque comme mécanisme d'entraînement. »

Ils s'intéressent également à l'examen de la biomécanique du pli luminal dans les artères réelles et ont récemment reçu un programme de trois ans, 341 $, 599 subvention de la National Science Foundation pour poursuivre leur étude à la fois in vivo et avec des spécimens animaux. Grâce à une combinaison de simulation et d'expérimentation, ils espèrent mieux comprendre le rôle fonctionnel des rides luminales.

"On sait que les artères apparaissent ridées au microscope", dit Velankar. « Mais quelle est la biomécanique sous-jacente ? Et que se passe-t-il lorsque l'artère n'est pas sous un microscope ? mais qui porte toujours du sang dans l'animal vivant ?"

Pocivavsek, Velankar, et Tzeng ont récemment détaillé leurs résultats de recherche dans un Biomatériaux article intitulé « Active rides to drive self-cleaning :A strategy for anti-thrombotic surfaces for vascular greffes » (DOI :10.1016/j.biomaterials.2018.11.005). Il s'agit de la première application pratique du concept qu'ils ont décrit plus tôt cette année dans le Physique de la nature article intitulé « Renouvellement de surface basé sur la topographie » (DOI :10.1038/s41567-018-0193-x).

"Nous espérons que notre nouvelle stratégie pour réduire l'encrassement conduira au développement de dispositifs médicaux qui amélioreront le traitement des artères blessées ou malades, " dit Velankar.

Confiants que leurs recherches peuvent donner un résultat positif, le groupe a créé Aruga Technologies, une entreprise dérivée du Pitt's Innovation Institute. La société vise à développer des greffons vasculaires synthétiques utilisables pour des interventions chirurgicales, comme un pontage aorto-coronarien.