弱った心臓に新しい命を与えるパッチ

弱った心臓に新しい命を与えるパッチ健康

超柔軟性のある新しい心臓パッチは、心停止後の損傷した心臓の機能回復に使用される日が来るかもしれません。

ウエスタン大学を中心とする共同チームが開発した新しい心臓パッチは、文字通り、血液を循環させることができるものです。

ウエスタン大学工学部のKibret Mequanint教授とマニトバ大学の共同研究者が設計した超柔軟性心臓パッチは、いつの日か心停止後の損傷した心臓の機能回復に使用されるかもしれません。

新しく開発された心臓パッチ

1.超柔軟で導電性の心臓パッチは、シリンジやカテーテルに折り畳んで収納することができます。→2.注射でパッチを投与すると、パッチが展開して元の形に戻り、心筋と一体化して機能回復する。©Rob Potter / Western University

心臓発作を起こし、筋肉への血流を回復させるための低侵襲的な手術や介入が成功した後でも、心臓は弱っています。

心臓を収縮させる役割を担う心筋細胞のほとんどが介入前に死んでしまい、血液を送り出すという最も重要な任務を果たせなくなってしまうのです。

心不全の治療法としての心臓パッチの概念は、新しいものではありません。

生体材料、組織工学、再生医療の専門家として知られるMequanint氏は、「この新しいパッチは、まだ人間の心臓でテストされていませんが、その送達方法と導電性が非常に優れています。これまでのところ、心臓パッチの装着には、ほとんどの場合、開胸手術が必要でした。また、これらのパッチは導電性ではないため、機能回復のために心筋に統合することができません。」と述べています。

この新しいパッチは、注射器や市販のカテーテルに折り畳んで押し込むことができる変形能力を持っており、弱った心筋に注入して「素晴らしい航海」をすることができます。

心筋に到着すると、パッチは元の形状を記憶し、展開して心筋に統合されます。

©Western University

心筋への到達後は、電気伝導が鍵となります。

瘢痕組織となった弱った心筋は、自力で再生することができず、十分な血液を体に送り出すこともできません。

Mequanint教授とマニトバ大学の彼の共同チームが設計・最適化した新しい導電性の注射式心臓パッチは、動物モデルの損傷した心臓に大部分の機能を回復させることができたことが、2021年9月30日にNature Biomedical Engineering誌に掲載された研究で明らかになった。

「心臓には電気信号が通っているので、以前に開発されたような心臓パッチを導入すると、補強されますが、信号が遮断されてしまうので問題があります。これが問題なのです。伝導がなくなってしまうので、心臓が正しく機能しなくなってしまうのです。」とMequanint氏は言います。

新しい心臓パッチは、エラスチン、ゼラチン、カーボンナノチューブから作られており、心臓の細胞が埋め込まれています。

カーボンナノチューブは導電性が高く、エラスチンは柔軟性に優れています。

このようなデザインと低侵襲な治療法は、心不全後のパフォーマンスを向上させるという長年の医療上のジレンマに対する完璧な解決策となります。

Patch could give new life to weak heart (concept animation)

ビデオ:カーボンナノチューブのメッシュは、心臓の自然な導電性ネットワークの役割を模倣している。

一部の患者にとって、心不全後の唯一の選択肢は心臓移植ですが、臓器提供者の数は待機者の数よりもはるかに少ないのが実情です。例えば、カナダでは、年間200件の心臓移植が行われているにもかかわらず、35,000件以上の心臓発作が発生しています。アメリカでは、年間の心臓移植件数は2,000件ですが、心臓発作の件数は80万5,000件にものぼります。

メカニントは、「ドナーの数が足りないので、他の解決策が必要です。私たちは、導電性で注射可能な新しい心臓パッチを開発しました」と語りました。

Published by Western University. Wang, L.et al. Injectable and conductive cardiac patches repair infarcted myocardium in rats and minipigs. Nat Biomed Eng (2021). doi.org/10.1038/s41551-021-00796-9
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