Un team internazionale di ricercatori ha sviluppato un cerotto in idrogel che può essere applicato direttamente al cuore allo scopo di ridurre lo stiramento cardiaco che potrebbe verificarsi in seguito ad un infarto. La ricerca, pubblicata su Nature Biomedical Engineering, è frutto della collaborazione multidisciplinare tra i ricercatori della School of Engineering della Brown University, dell’Università di Fudan, dell’Università di Soochow.

Per mettere a punto le proprietà meccaniche del cerotto, i ricercatori si sono serviti di simulazioni computazionali della funzione cardiaca.

Lo studio delle proprietà meccaniche

Cerotto idrogel infarto
Ph: Nature Biomedical Engineering, A viscoelastic adhesive epicardial patch for treating myocardial infarction

Lo stiramento del muscolo cardiaco è una complicanza che insorge comunemente in seguito ad un infarto e può ridurre la funzione della camera di pompaggio principale del cuore.

“Uno dei motivi per cui è difficile per il cuore recuperare in seguito ad un infarto è che deve continuare a pompare.” Ha spiegato Huajian Gao, professore di ingegneria presso la Brown e uno degli autori dello studio. “L’idea è di fornire un supporto meccanico per il tessuto danneggiato, che si spera possa fornire una possibilità di guarigione.”

Tuttavia, secondo Gao, ingegnerizzare un cerotto in grado di svolgere efficacemente questa funzione non è affatto facile. Se il materiale dovesse risultare troppo rigido potrebbe limitare il movimento del cuore, mentre se fosse troppo morbido non fornirebbe un supporto sufficiente.

Per mettere a punto le proprietà meccaniche del cerotto, i ricercatori hanno utilizzato un modello computazionale del cuore pulsante. Il primo passo è stato quello di simulare la normale funzione cardiaca: l’espansione e la contrazione. In seguito è stato necessario verificare l’influenza dell’applicazione del cerotto su tale funzione, per assicurarsi che questa non venisse limitata. Infine, i ricercatori hanno simulato il rimodellamento del cuore in seguito all’infarto miocardico, per verificare quale supporto meccanico fosse necessario per prevenirlo.

Un giusto compromesso

Questa indagine ha portato allo sviluppo di un idrogel derivato da un amido alimentare, la cui particolarità sta nelle sue proprietà viscoelasticità. Il materiale presenta le caratteristiche di un fluido sino al raggiungimento di una determinata sollecitazione. Superato questo limite, si solidifica e diventa più rigido. Questo permette al materiale di assecondare il movimento del cuore ma allo stesso tempo di fornire il supporto necessario.

Stando ai ricercatori, è necessario effettuare ulteriori test, ma i risultati sono promettenti. I marcatori biochimici hanno dimostrato che il cerotto ha ridotto la morte cellulare, l’accumulo di tessuto cicatriziale e lo stress ossidativo nei tessuti danneggiati dall’infarto.

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