3Dプリント+エレクトロスピニングで天然心筋を模倣したマルチスケールハイブリッドパッチを作製

3Dプリント+エレクトロスピニングで天然心筋を模倣したマルチスケールハイブリッドパッチを作製
出典: EngineeringForLife

人工心臓組織は虚血性心疾患の再生治療に可能性を秘めている。しかし、ステント製造用の柔らかい生体材料の選択は主に経験的要因と組成要因によって左右されるため、電気生理学的統合が不十分なために不整脈が発生するリスクが懸念されます。


上記の問題を解決するために、フロリダ国際大学の Arvind Agarwal 氏らは、3D プリントとエレクトロスピニング技術を使用して、自然な心筋構造と生体力学的特性を模倣したマルチスケールのハイブリッド心筋パッチを開発しました。


要点:
(1)純粋シリコーンとシリコーンポリ乳酸グリコール酸(PLGA)、ランダム繊維(S-PLGA-R)と整列繊維(S-PLGA-A)の3種類のパッチを作成し、比較した。
(2)2つの平行なアルミニウム補強材を用いて二次電界を印加することにより、繊維配向角が95~115°のS-PLGA-Aパッチが実現した。
(3)S-PLGA-Aパッチの体積弾性係数および局所弾性係数は350~750kPaおよび13~20kPaであり、天然心筋の弾性係数とほぼ同等であった。他の 2 つのパッチと比較して、サルコメアの長さは 2.1 ± 0.2 μm で、ひずみ運動と緩和は 50% 以上高く、カルシウム処理は 50~70% 遅くなりました。この成熟度の向上と改善現象は、機械的な類似性と電気信号の直線伝播による効率的な力の伝達と応力集中の軽減によるものです。

全体として、この研究は、3D プリントとエレクトロスピニングの機能を活用して再生心臓療法を進歩させる有望な戦略を提示し、その有効性の概念実証を提供しています。

ソース:
https://doi.org/10.1021/acsami.4c06505

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