Innovatives Pflaster kann Muskelschäden nach einem Herzinfarkt reduzieren
Eine kürzlich durchgeführte Studie an Ratten zeigt, dass ein innovatives Pflaster die nach einem Herzinfarkt übliche Dehnung des Herzmuskels verhinderte.
Ein Herzinfarkt tritt auf, wenn der Blutfluss, der den Herzmuskel mit Sauerstoff versorgt, signifikant reduziert oder blockiert wird.
Der Herzmuskel wird dabei verletzt, und das Ausmaß der Schädigung hängt normalerweise von der Größe des Bereichs ab, der von der blockierten Arterie versorgt wird.
Es kann ungefähr 8 Wochen dauern, bis der Herzmuskel verheilt ist. Trotz des Schadens muss der Rest des Herzens weiter Blut pumpen.
Im verletzten Bereich kann sich Narbengewebe bilden, das sich auf die Blutmenge auswirkt, die das Herz pumpen kann.
Die meisten Menschen, die einen Herzinfarkt überleben, leiden an einer gewissen Erkrankung der Herzkranzgefäße. Dies tritt auf, wenn die Arterien verhärtet und verengt werden. Normalerweise müssen Überlebende entscheidende Änderungen ihres Lebensstils vornehmen und möglicherweise Medikamente einnehmen, um einen zukünftigen Herzinfarkt zu verhindern.
Laut den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) erleiden in den USA jedes Jahr mehr als 700.000 Menschen einen Herzinfarkt. Von diesen erleiden mehr als 500.000 ihren ersten Herzinfarkt und etwa 200.000 hatten bereits einen.
Anzeichen eines Herzinfarkts sind Brustschmerzen und Atemnot. Die Hälfte der US-Personen hat mindestens einen der folgenden Risikofaktoren: Bluthochdruck, hoher Cholesterinspiegel oder Rauchen.
Diabetes, Fettleibigkeit, körperliche Inaktivität und übermäßiger Alkoholkonsum erhöhen ebenfalls das Risiko eines Herzinfarkts.
Testen einer neuen Art von Herzpflaster
Wissenschaftler der Brown University in Providence, RI, der Fudan University in Shanghai, China, und der Soochow University in Suzhou, China, haben zusammengearbeitet, um eine neue Art von adhäsivem Herzpflaster an Ratten zu entwickeln und zu testen.
Die Studie war eine interdisziplinäre Anstrengung unter Forschern in den Bereichen Computermodellierung und Mechanik, Materialwissenschaftlern und Kardiologie. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Naturbiomedizintechnik.
Die Wissenschaftler erstellten dieses Klebepflaster aus einem Hydrogelmaterial auf Wasserbasis und entwickelten es mithilfe von Computersimulationen. Das Pflaster kann direkt auf dem Herzen sitzen, und die Ergebnisse der Studie zeigen, dass es dazu beitragen kann, die Muskelschäden zu begrenzen, die häufig nach einem Herzinfarkt auftreten.
"Die Idee hier", erklärt Studienmitautor Prof. Huajian Gao von der Brown University, "besteht darin, beschädigtes Gewebe mechanisch zu unterstützen, was hoffentlich eine Chance auf Heilung bietet."
Prof. Gao führt weiter aus, dass frühere Studien gezeigt hatten, dass mechanische Pflaster wirksam sein könnten, aber keine Forschung versucht hatte, die „optimalen mechanischen Eigenschaften“ zu identifizieren. Die richtigen Eigenschaften sind entscheidend, um sicherzustellen, dass der Patch ordnungsgemäß funktioniert.
"Wenn das Material zu hart oder zu steif ist", fügt er hinzu, "können Sie die Bewegung des Herzens so einschränken, dass es sich nicht auf das Volumen ausdehnen kann, das es benötigt." Wenn das Material jedoch zu weich ist, bietet es nicht genügend Unterstützung. Wir brauchten also einige mechanische Prinzipien, um uns zu führen. “
Die Schaffung der richtigen mechanischen Eigenschaften ist der Schlüssel
Die Forscher entwickelten ein Computermodell, das sich auf zwei Schlüsselkomponenten konzentrierte, von denen eine das Ausdehnen und Zusammenziehen des Herzens und die Auswirkung des Pflasters auf diese Funktionen war.
Die andere bestand darin, die Verletzungen zu modellieren, die nach einem Herzinfarkt auftreten. Auf diese Weise könnte das Team prüfen, wie viel mechanische Unterstützung erforderlich wäre, um den Schaden zu begrenzen.
Nach den Ergebnissen des Computermodells erstellten die Forscher unter der Leitung von Prof. Lei Yang von der Universität Soochow ein Hydrogelmaterial aus Stärke aus Lebensmitteln. Dieses Material ist kostengünstig, einfach herzustellen und viskoelastisch, was bedeutet, dass es „flüssige und feste Eigenschaften kombiniert“.
Die Studie an Ratten zeigte, dass diese neue Art von Klebepflaster die Muskelschädigung nach einem Herzinfarkt wirksam reduzierte.
"[Es] behielt ein besseres Herzzeitvolumen bei und reduzierte so die Überlastung dieser verbleibenden Kardiomyozyten und den nachteiligen Umbau des Herzens erheblich", sagt Studienkoautor Ning Sun, ein Kardiologieforscher an der Fudan-Universität.
Ihre Forschung fand heraus, dass das Pflaster den Zelltod, die Ansammlung von Narbengewebe und oxidativen Stress reduzieren kann. Die Forscher glauben, dass weitere Tests erforderlich sind, aber die Ergebnisse sind vielversprechend.
"Es bleibt abzuwarten, ob es beim Menschen funktioniert, aber es ist sehr vielversprechend."
Prof. Huajian Gao
