Lorsqu'une crise cardiaque survient, le muscle du tissu cardiaque peut être cicatrisé, interférant avec l'activité électrique nécessaire à une fonction cardiaque saine. Il existe des traitements médicamenteux qui atténuent les dommages supplémentaires, mais ceux-ci ne conduisent pas à la régénération des tissus. L'utilisation de matériaux artificiels pour réparer ou reconstruire des pièces endommagées a été essayée, mais ce n'est que récemment que les travaux se sont concentrés sur les propriétés électriques nécessaires au bon fonctionnement cardiaque.

Dans cette semaine APL Bio-ingénierie les chercheurs examinent l'utilisation de biomatériaux électriquement conducteurs pour la réparation et le traitement cardiaques. Les chercheurs ont envisagé trois façons d'utiliser ces matériaux :pour créer des échafaudages sur lesquels les cellules cardiaques pourraient se régénérer, faire des patchs électriquement conducteurs pour réparer les tissus endommagés, et produire des hydrogels injectables pour transporter des médicaments vers des régions cardiaques spécifiques.

Un cœur sain bat lorsque les cellules du myocarde se contractent. Le myocarde est composé de fibres précisément orientées, la contraction se produit donc en torsion. Les contractions sont déclenchées par un signal électrique provenant de cellules spécialisées connues sous le nom de nœud sino-auriculaire. Ce signal se propage à travers le muscle cardiaque jusqu'au myocarde, à moins qu'il ne rencontre du tissu cicatriciel. La cicatrice, qui agit comme un isolant électrique, peut arrêter ce signal, interférer avec la contraction.

Les chercheurs développent actuellement des matériaux électriquement conducteurs pour surmonter ce problème avec le tissu cicatriciel en faisant correspondre les propriétés de conductance électrique du myocarde natif. Les types de matériaux examinés dans cet article comprennent de petits tubes ou des feuilles de carbone; de minuscules nanoparticules métalliques, généralement en argent ou en or; carbures métalliques, y compris le carbure de titane largement utilisé; et des polymères (plastiques) dopés avec des substances spéciales qui leur permettent de conduire l'électricité.

Toute matière étrangère introduite dans le corps doit être biocompatible pour éviter la toxicité à court et à long terme. Certains problèmes de toxicité sont subtils. Nanoparticules d'argent, par exemple, ont une toxicité dépendante de la taille lorsqu'ils sont délivrés aux poumons. Pour beaucoup de ces matériaux, toxicité, particulièrement à long terme, n'a pas encore été évalué. Cependant, certaines de ces substances peuvent avoir des effets bénéfiques. Par exemple, certains carbures métalliques connus sous le nom de MXene peuvent être anti-inflammatoires.

Le co-auteur Michael Monaghan suggère "un polymère connu sous le nom de PEDOT peut être le plus approprié pour les greffes ou les échafaudages électriquement conducteurs, car il peut être fabriqué en structures 3-D sans différents matériaux de support. » Les enquêteurs suggèrent également que certaines des propriétés toxiques du PEDOT pourraient être évitées en purifiant plus complètement le matériau lors de sa préparation. Une étude plus approfondie est nécessaire.