El corazón humano late aproximadamente 35 millones de veces al año, Bombear sangre de manera efectiva a la circulación a través de cuatro válvulas cardíacas diferentes. Desafortunadamente, en más de cuatro millones de personas cada año, estos delicados tejidos funcionan mal debido a defectos de nacimiento, deterioros relacionados con la edad, e infecciones, causando enfermedad de la válvula cardíaca.
Hoy dia, Los médicos utilizan prótesis artificiales o tejidos fijos de origen animal y cadáver para reemplazar las válvulas defectuosas. Si bien estas prótesis pueden restaurar la función del corazón por un tiempo, se asocian con comorbilidad adversa y desgaste y necesitan ser reemplazados durante cirugías invasivas y costosas. Es más, en ninos, Las prótesis de válvulas cardíacas implantadas deben reemplazarse con mayor frecuencia, ya que no pueden crecer con el niño.
Un equipo dirigido por Kevin Kit Parker, Doctor. en el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada de la Universidad de Harvard, desarrolló recientemente una técnica de fabricación de nanofibras para fabricar rápidamente válvulas cardíacas con potencial regenerativo y de crecimiento. En un artículo publicado en Biomateriales , Andrew Capulli, Doctor. y sus colegas fabricaron una red de nanofibras con forma de válvula que imita las propiedades mecánicas y químicas de la matriz extracelular de la válvula nativa (MEC). Lograr esto, El equipo utilizó la tecnología patentada de hilado de chorro rotatorio del laboratorio de Parker, en la que una boquilla giratoria extruye una solución ECM en nanofibras que se envuelven alrededor de mandriles en forma de válvula de corazón. "Nuestra configuración es como una máquina de algodón de azúcar muy rápida que puede girar una variedad de materiales sintéticos y naturales. En este estudio, Utilizamos una combinación de polímeros sintéticos y proteínas ECM para fabricar JetValves biocompatibles que son hemodinámicamente competentes en el momento de la implantación y apoyan la migración celular y la repoblación in vitro. En tono rimbombante, Podemos fabricar JetValves de tamaño humano en minutos, mucho más rápido de lo que es posible para otras prótesis regenerativas. "dijo Parker.
Para desarrollar y probar aún más el potencial clínico de JetValves, El equipo de Parker colaboró con el equipo traslacional de Simon P. Hoerstrup, MARYLAND., Doctor., en la Universidad de Zurich en Suiza, que es una institución asociada con el Instituto Wyss. Como líder en prótesis cardíacas regenerativas, Hoerstrup y su equipo en Zúrich han desarrollado previamente regenerativos, válvulas cardíacas de tejido diseñado para reemplazar las válvulas cardíacas mecánicas y de tejido fijo. En el enfoque de Hoerstrup, Las células humanas depositan directamente una capa regenerativa de ECM compleja en andamios biodegradables con forma de válvulas y vasos cardíacos. Las células vivas luego se eliminan de los andamios dando como resultado una prótesis basada en matriz humana "lista para usar" lista para la implantación.
En el papel, El equipo interdisciplinario implantó con éxito JetValves en ovejas utilizando una técnica mínimamente invasiva y demostró que las válvulas funcionaban correctamente en la circulación y regeneraban tejido nuevo. "En nuestros estudios anteriores, los andamios recubiertos con ECM derivados de células podrían reclutar células del corazón del animal receptor y apoyar la proliferación celular, remodelación de la matriz, regeneración de tejidos, e incluso el crecimiento animal. Si bien estas válvulas son seguras y efectivas, su fabricación sigue siendo compleja y cara, ya que las células humanas deben cultivarse durante mucho tiempo en condiciones muy reguladas. El proceso de fabricación mucho más rápido de JetValve puede cambiar las reglas del juego a este respecto. Si podemos replicar estos resultados en humanos, esta tecnología podría tener beneficios invaluables para minimizar el número de reoperaciones pediátricas, "dijo Hoerstrup.
En apoyo de estos esfuerzos traslacionales, el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica y la Universidad de Zúrich anunciaron hoy un esfuerzo de equipo interinstitucional para generar un reemplazo de válvula cardíaca funcional con capacidad de reparación, regeneración, y crecimiento. El equipo también está trabajando para lograr una versión de grado GMP de su personalizable, escalable y un proceso de fabricación rentable que permitiría el despliegue en una gran población de pacientes. Además, la nueva válvula cardíaca sería compatible con procedimientos mínimamente invasivos para atender tanto a pacientes pediátricos como adultos.
El proyecto será dirigido conjuntamente por Parker y Hoerstrup. Parker es miembro de la facultad principal del Instituto Wyss y profesor de la familia Tarr de bioingeniería y física aplicada en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard. Hoerstrup es presidente y director del Instituto de Medicina Regenerativa (IREM) de la Universidad de Zúrich, Codirector del recientemente fundado Wyss Translational Center Zurich y miembro del cuerpo docente asociado del Wyss Institute.
Dado que las JetValves se pueden fabricar en todas las formas y tamaños deseados, y tarda de segundos a minutos en producirse, El objetivo del equipo es proporcionar listo para usar, válvulas cardíacas regenerativas mucho más rápidas y a un costo mucho menor de lo que es posible actualmente.
"Alcanzar el objetivo de mínima invasión, La regeneración de válvulas cardíacas de bajo costo podría tener un impacto tremendo en la vida de los pacientes de todas las edades. fronteras sociales y geográficas. Una vez más, nuestra estructura de equipo colaborativo que combina experiencia única y líder en bioingeniería, medicina regenerativa, innovación quirúrgica y desarrollo empresarial en el Instituto Wyss y nuestras instituciones asociadas, hace posible que avancemos en el desarrollo de tecnología de formas que no son posibles en un laboratorio académico convencional, "dijo el director fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MARYLAND., Doctor., quien también es el Profesor Judah Folkman de Biología Vascular en HMS y el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital, así como Profesor de Bioingeniería en SEAS.
