導電性ポリマー・ヒドロゲルは,細胞の電気信号伝達をサポートし,心筋梗塞にインプラントされた後の心臓機能を改善します
Anton Mihic1, Zhi Cui1, Jun Wu1
1From Division of Cardiovascular Surgery, Toronto General Research Institute, University Health Network, Ontario, Canada (A.M., Z.C., J.W., G.V., Y.M., S.-H.L. S.L., R.D.W., R.-K.L.); Department of Surgery, Division of Cardiac Surgery, University of Toronto, Ontario, Canada (A.M., Z.C., J.W., G.V., Y.M., S.-H.L. S.L., R.D.W., R.-K.L.); and Department of Chemical Engineering, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan (H.-W.S.).
新しい導電性ポリマーであるポリピロールキトーサンは 心筋梗塞の後の心臓組織の電気伝導を回復します このバイオマテリアルは 心臓の機能を改善し 収縮を同期させ 心臓発作の回復に 役立つ可能性もあります
科学分野:
- バイオマテリアル科学
- 心血管研究
- 再生医療
背景:
- 心筋梗塞 (MI) は,傷痕組織の非伝導性により,同期的な心臓収縮を妨害する.
- この電気解離は 活性の高い心筋細胞を隔離することで 室内機能を損なう.
- 伝導性バイオマテリアルによる インパルス伝播の回復は 収縮を同期させ 心臓の機能を改善します
研究 の 目的:
- 心臓発作の電気伝導を回復するための伝導性バイオマテリアルの開発と評価.
- 心臓発作後の心臓機能を改善する導電性バイオマテリアルの有効性を評価する.
主な方法:
- 導電性ポリピロール (PPy) -キトーサンヒドロゲルを,キトーサンにピロールを移植することによって合成した.
- サイクル電圧測定を用いてPPy-キトーサンの半導体性能を特徴づけた.
- バイオコンパティビリティ (細胞結合,代謝,増殖) を in vitro で評価した.
- 心筋細胞と骨格筋の電気信号伝導を in vitro で評価した.
- 心臓発作のラットにおけるインビボ試験では,PPyキトーサンを注射し,その後,電気生理学的評価 (QRS間隔,活性化速度,光学マッピング) と心臓機能分析 (心拍,圧力- 容積ループ) を行いました.
主要な成果:
- 純粋なキトーサンとは異なり,PPyキトーサンは半導体特性を示した.
- ヒドロゲルは細胞の結合,代謝,増殖を促した.
- カーディオミオサイトにおけるCa2+信号伝導の強化と,遠隔の骨格筋間の電気結合の改善が観察されました.
- 生体内では,MI後のラットにPPyキトーサンを注射すると,QRS間隔が短縮され,活性化速度が増加し,電気伝導性が改善されたことが示された.
- 光学マッピングは,治療されたラットの境界地帯で活性化が増加したことを明らかにしました.
- 心臓機能指数 (エジェクション分数,分数縮小,プリロードリクルート可能な脳卒中) は注射後8週間で有意に改善した.
結論:
- バイオコンパティブルな伝導性バイオマテリアルの PPy-キトーサンが成功裏に合成されました.
- 生物学的電気伝導を in vitro と in vivo で強化する.
- PPyキトサンの注射は,非伝導性ポリマーと比較して,心筋梗塞後の心臓機能の優れた維持を示した.
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