Os cientistas dizem que este 'algodão

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Em um novo avanço, os cientistas inventaram uma técnica econômica para criar válvulas cardíacas em questão de minutos. Notavelmente, essas válvulas cardíacas estavam prontas para funcionar logo após serem inseridas em ovelhas.

A equipe de pesquisadores chamou essa técnica de "Focused Rotary Jet Spinning", semelhante a uma máquina de algodão doce apoiada por um secador de cabelo. Apesar da necessidade de pesquisas in vivo mais extensas para avaliar a longevidade dessas válvulas, elas regularam com sucesso o fluxo sanguíneo em ovinos por uma hora.

Este protótipo pioneiro acaba de ser publicado na revista Matter.

"As duas grandes vantagens do nosso método são a velocidade e a fidelidade espacial", explica o primeiro autor Michael Peters. "Podemos criar fibras realmente pequenas - em nanoescala - que imitam a matriz extracelular que as células das válvulas cardíacas estão acostumadas a viver e crescer dentro, e podemos girar válvulas completas em questão de minutos, em contraste com as tecnologias atualmente disponíveis que podem demorar semanas ou meses para fazer."

A composição das válvulas cardíacas pulmonares consiste em três abas ou folhetos semi-sobrepostos que flutuam a cada pulsação do coração. Esses folhetos desempenham um papel crucial em garantir o fluxo sanguíneo unidirecional dentro do coração. Eles se abrem totalmente a cada batimento cardíaco, facilitando o fluxo de sangue para a frente e, em seguida, fecham completamente para evitar qualquer fluxo para trás.

Para criar as válvulas, os pesquisadores usam jatos de ar para direcionar o polímero líquido para uma estrutura em forma de válvula, resultando em uma malha de fibras microscópicas sem costuras.

Essas válvulas são intencionalmente temporárias e regenerativas. Eles oferecem uma base porosa que permite a infiltração e acúmulo celular. À medida que o polímero se decompõe naturalmente, as células assumem progressivamente o controle e o substituem.

"As células operam em escala nanométrica e a impressão 3D não pode chegar a esse nível, mas a rotação de jato rotativo focada pode colocar pistas espaciais em escala nanométrica lá, de modo que, quando as células rastejam para aquele andaime, elas se sintam como se estivessem em uma válvula cardíaca, não em um andaime sintético", acrescenta o autor sênior Kit Parker. "Há um certo truque envolvido."

O grupo examinou a durabilidade, flexibilidade e capacidades recorrentes de abertura e fechamento das válvulas. Eles empregaram um duplicador de pulso, um dispositivo que imita o batimento rítmico do coração, para realizar esses testes.

"Uma válvula cardíaca normal funciona por bilhões de ciclos ao longo da vida de uma pessoa, então ela está constantemente sendo puxada, esticada e estimulada", acrescenta Peters. “Eles precisam ser muito elásticos e manter sua forma apesar desses estímulos mecânicos, e também precisam ser fortes o suficiente para suportar as contrapressões do sangue que tenta fluir para trás”.

Além disso, eles cultivaram células cardíacas nas válvulas para avaliar sua compatibilidade com sistemas biológicos e verificar a eficácia da infiltração celular nas estruturas de andaime.

"As válvulas estão em contato direto com o sangue, por isso precisamos verificar se o material não causa trombose ou obstrução dos vasos sanguíneos", acrescenta a primeira autora Sarah Motta.

Eles passaram a examinar a eficácia imediata dessas válvulas em ovelhas, que constituem um excelente modelo animal devido a vários motivos. A dinâmica dentro dos corações de ovelhas e humanos é bastante semelhante, e o coração de ovelha representa um ambiente desafiador para as válvulas cardíacas devido ao rápido metabolismo do cálcio da espécie, que pode aumentar a probabilidade de formação de depósitos de cálcio, um problema comum em receptores de válvulas cardíacas .

A equipe implantou com sucesso essas válvulas em duas ovelhas e avaliou seu posicionamento e desempenho usando ultrassom por uma hora. Ambas as válvulas implantadas funcionaram instantaneamente; no entanto, uma válvula em uma ovelha se deslocou após algum tempo, o que os pesquisadores suspeitam ser devido a uma incompatibilidade de tamanho. A válvula na segunda ovelha apresentou desempenho satisfatório por uma hora, e um estudo post-mortem não revelou complicações como rupturas ou formação de coágulos sanguíneos. Observou-se também que as células já haviam começado a se infiltrar e aderir à válvula.