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Aug 31, 2023

Andaime de nanofio suporta tecido cardíaco artificial

Usando uma estrutura feita de nanofios de silício condutores, pesquisadores nos EUA desenvolveram tecido cardíaco artificial que, segundo eles, poderia ser facilmente transplantado para tecido natural. Liderado por Ying Mei

Usando uma estrutura feita de nanofios de silício condutores, pesquisadores nos EUA desenvolveram tecido cardíaco artificial que, segundo eles, poderia ser facilmente transplantado para tecido natural. Liderada por Ying Mei, da Universidade Clemson, a equipe espera que sua técnica possa mudar o jogo no esforço global para tratar doenças cardíacas.

Juntas, as doenças cardiovasculares são a principal causa de morte em todo o mundo, ceifando cerca de 17,9 milhões de vidas todos os anos, de acordo com a Organização Mundial de Saúde. Uma das principais razões pelas quais estas condições são tão prevalentes é que as células cardíacas têm uma capacidade limitada de se regenerarem quando danificadas, tornando especialmente difícil para os investigadores desenvolver tratamentos eficazes.

Um dos avanços mais promissores na pesquisa de doenças cardíacas envolve o uso de células cardíacas derivadas de células-tronco, que geralmente são injetadas diretamente no músculo cardíaco danificado. Até agora, esta técnica tem sido usada para restaurar a contração cardíaca em vários tipos diferentes de animais – mas ainda está muito longe de se tornar um tratamento clinicamente viável. Entre os factores que impedem a técnica estão a baixa taxa de sobrevivência das células injectadas e uma recuperação limitada da função completa do coração – especialmente o ritmo regular da sua contracção.

Recentemente, foram alcançados progressos nos tratamentos com células estaminais para uma variedade de outros órgãos, incluindo o cérebro, o pulmão e a retina. Cada um desses estudos envolveu o transplante de organoides. Estas são estruturas miniaturizadas, semelhantes a órgãos, que podem ser cultivadas em laboratório a partir de células-tronco e que replicam a estrutura e a função de um órgão real.

Embora os organóides cardíacos já tenham provado ser uma excelente plataforma para modelar doenças cardíacas e testar novos medicamentos, o seu potencial para o tratamento de doenças cardíacas ainda requer mais investigação.

Em seu estudo, a equipe de Mei investigou se os organoides cardíacos poderiam se contrair em ritmos regulares, cultivando o tecido em estruturas feitas de nanofios de silício eletricamente condutores.

Em aplicações biológicas, o silício oferece uma série de vantagens em comparação com outros nanomateriais condutores. Através de uma série de testes em tecido cardíaco em ratos, a equipe mostrou que o material é biocompatível, biodegradável, tem uma condutividade facilmente ajustável e dimensões e superfícies facilmente ajustáveis ​​– tudo isso seria vital para garantir a maior chance de sucesso para um organoide implantado.

Através de um processo cuidadosamente controlado, Mei e colegas criaram um organoide a partir de uma mistura de células cardíacas derivadas de células-tronco, células do tecido conjuntivo estromal e células endoteliais – que revestem as paredes dos vasos sanguíneos.

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No experimento, essas células se reuniram em torno de uma estrutura de silício pré-construída para formar um organoide nanofiado. Tal como a equipa esperava, este tecido em miniatura desempenhava muitas das funções mais importantes do coração, incluindo o seu ritmo regular de contracção.

Quando os pesquisadores injetaram seus organoides com nanofios em corações de ratos, eles registraram uma taxa de sobrevivência celular muito maior em comparação com os organoides sem fios. Isto acelerou o desenvolvimento de suas células-tronco em tecido cardíaco saudável e funcional.

A equipe de Mei espera que sua pesquisa possa ser um marco importante para novos tratamentos viáveis ​​para doenças cardíacas. Se o mesmo sucesso puder ser recriado com organoides cultivados a partir de células-tronco humanas, isso poderá abrir caminho para tratamentos que permitam que o tecido cardíaco dos pacientes se regenere e restaure sua função completa. Por sua vez, o uso de estruturas de nanofios de silício pode, em última análise, levar a novos tratamentos adaptados a diferentes tipos de doenças cardíacas, com potencial para salvar milhões de vidas.

A pesquisa é descrita em Science Advances.