Les bioingénieurs de Trinity ont développé un prototype de patch qui fait le même travail que les aspects cruciaux du tissu cardiaque.

Leur patch résiste aux exigences mécaniques et imite les propriétés de signalisation électrique qui permettent à notre cœur de pomper le sang de manière rythmique dans notre corps. Leur travail nous rapproche essentiellement d'un design fonctionnel qui pourrait réparer un cœur brisé.

Un homme sur six et une femme sur sept dans l'UE subiront une crise cardiaque à un moment donné de leur vie. À l'échelle mondiale, les maladies cardiaques tuent plus de femmes et d'hommes, quelle que soit leur race, que toute autre maladie.

Les patchs cardiaques tapissés de cellules cardiaques peuvent être appliqués chirurgicalement pour restaurer le tissu cardiaque chez les patients dont les tissus endommagés ont été retirés après une crise cardiaque et pour réparer les malformations cardiaques congénitales chez les nourrissons et les enfants.

Finalement, bien que, l'objectif est de créer des patchs sans cellules qui peuvent restaurer le battement synchrone des cellules cardiaques, sans altérer le mouvement du muscle cardiaque.

Les bio-ingénieurs rapportent leurs travaux, qui nous rapproche un peu plus d'une telle réalité, dans la revue Matériaux fonctionnels avancés .

Michael Monaghan, professeur adjoint Ussher en génie biomédical à Trinity, et auteur principal sur le papier, mentionné:

« Malgré quelques avancées dans le domaine, les maladies cardiaques pèsent toujours lourdement sur nos systèmes de santé et sur la qualité de vie des patients du monde entier. Cela nous affecte tous directement ou indirectement par le biais de la famille et des amis. Par conséquent, les chercheurs cherchent en permanence à développer de nouveaux traitements pouvant inclure des traitements à base de cellules souches, injections de gel de biomatériau et dispositifs d'assistance."

"La nôtre est l'une des rares études qui se penche sur un matériau traditionnel, et grâce à une conception efficace nous permet d'imiter le mouvement mécanique dépendant de la direction du cœur, qui peut être maintenu de manière répétée. Ceci a été réalisé grâce à une nouvelle méthode appelée « électro-écriture par fusion » et grâce à une étroite collaboration avec les fournisseurs situés à l'échelle nationale, nous avons pu personnaliser le processus pour répondre à nos besoins de conception."

Ce travail a été réalisé au Trinity Center for Biomedical Engineering, basé au Trinity Biomedical Sciences Institute en collaboration avec Spraybase, une filiale d'Avectas Ltd. Il a été financé par Enterprise Ireland dans le cadre du programme de partenariat pour l'innovation (IPP).

Dr Gillian Hendy, directeur de Spraybase est un co-auteur sur le papier. Le Dr Hendy a félicité l'équipe de Trinity pour le travail accompli et les progrès réalisés sur le système Spraybase Melt Electrowriting (MEW).

Le succès obtenu par l'équipe met en évidence les applications potentielles de cette nouvelle technologie dans le domaine cardiaque et capture succinctement les avantages de la collaboration industrielle et universitaire, via des plateformes telles que l'IPP.

L'ingénierie des matériaux de remplacement pour le tissu cardiaque est un défi car il s'agit d'un organe qui bouge et se contracte constamment. Les exigences mécaniques du muscle cardiaque (myocarde) ne peuvent pas être satisfaites à l'aide de polymères thermoplastiques à base de polyester, qui sont principalement les options approuvées pour les applications biomédicales.

Cependant, la fonctionnalité des polymères thermoplastiques pourrait être exploitée par sa géométrie structurelle. Les bio-ingénieurs ont ensuite entrepris de créer un patch qui pourrait contrôler l'expansion d'un matériau dans plusieurs directions et de l'ajuster à l'aide d'une approche de conception technique.

Les patchs ont été fabriqués via l'électro-écriture par fusion - une technologie de base de Spraybase - qui est reproductible, précis, et évolutif. Les patchs ont également été revêtus du polypyrrole polymère électroconducteur pour fournir une conductivité électrique tout en maintenant la compatibilité des cellules.

Le patch a résisté à des étirements répétés, qui est une préoccupation dominante pour les biomatériaux cardiaques, et a montré une bonne élasticité, pour imiter avec précision cette propriété clé du muscle cardiaque.

Le professeur Monaghan a ajouté :

"Essentiellement, notre matériel répond à de nombreuses exigences. Le matériau en vrac est actuellement approuvé pour l'utilisation de dispositifs médicaux, la conception s'adapte au mouvement du cœur de pompage, et a été fonctionnalisé pour s'adapter à la signalisation entre les tissus contractiles isolés."

"Cette étude rend compte actuellement du développement de notre méthode et de notre conception, mais nous sommes maintenant impatients de développer la prochaine génération de conceptions et de matériaux dans le but éventuel d'appliquer ce patch comme thérapie pour une crise cardiaque."

Dr Dinorath Olvera, Trinité, premier auteur sur le papier, ajoutée:

"Nos patchs électroconducteurs prennent en charge la conduction électrique entre les tissus biologiques dans un modèle ex vivo. Ces résultats représentent donc une étape importante vers la génération d'un patch bio-ingénierie capable de récapituler les aspects du tissu cardiaque, à savoir son mouvement mécanique et sa signalisation électrique."