Tessuto cardiaco ingegnerizzato in vitro 3D che monitora la cardiotossicità indotta da farmaci
La cardiotossicità è una condizione clinica causata dall’uso di farmaci come gli antibiotici, che possono avere effetti dannosi sul cuore, compromettendone la capacità funzionale e portando alla potenziale insufficienza cardiaca. Recenti studi hanno dimostrato che un team di ricercatori della POSTECH e del Georgia Institute of Technology hanno creato con successo un cuore ingegnerizzato attraverso la tecnologia di stampa 3D che consente il monitoraggio precoce della cardiotossicità indotta da farmaci.
Il team di ricerca, guidato dal professor Jinah Jang e da altri ricercatori, ha prodotto un modello di cuore ingegnerizzato utilizzando la stampa 3D bioibrida, che consente il monitoraggio in vitro della cardiotossicità indotta da farmaci. La ricerca ha utilizzato il tessuto cardiaco ingegnerizzato in 3D (EHT) come alternativa promettente ai modelli convenzionali per i test preclinici di cardiotossicità, in quanto l’EHT emula la contrazione fisiologica del cuore ed è stato utilizzato da numerosi ricercatori nel loro studio sulla contrazione del miocardio e sugli effetti farmacologici.
Il team ha sviluppato una piattaforma che integra l’EHT con un sensore estensimetrico con innesto bipilastro (BPSG). La piattaforma del sensore tissutale sviluppata dal team di ricerca facilita la misurazione quantitativa della forza contrattile, consentendo un monitoraggio continuo e a lungo termine della cardiotossicità indotta dai farmaci. La piattaforma del sensore tissutale è stata presentata nella quarta di copertina dell’ultimo numero di Advanced Materials, una delle riviste più prestigiose che si occupa di ingegneria dei materiali.
Il team di ricerca ha dimostrato con successo l’utilità di questa piattaforma con un dispositivo wireless multicanale, che consente il monitoraggio continuo delle contrazioni EHT e il test della cardiotossicità acuta e cronica indotta da farmaci. Questa tecnica di stampa 3D bioibrida utilizzata per creare la piattaforma del sensore tissutale rappresenta un passo avanti nella produzione della piattaforma del sensore tissutale di nuova generazione per far avanzare lo sviluppo dei farmaci.
Il team di ricerca ha sottolineato che la cardiotossicità indotta da farmaci rappresenta una sfida importante nelle prime fasi di sviluppo dei farmaci. Anche se esistono varie piattaforme in vitro per i test preclinici di cardiotossicità, la maggior parte dei modelli cardiaci convenzionali non hanno rilevanza fisiologica e sono meno predittivi del potenziale cardiotossico dei farmaci. Questo è il motivo per cui il tessuto cardiaco ingegnerizzato in 3D (EHT) è stato introdotto come un’alternativa promettente che emula la contrazione fisiologica del cuore ed è stato utilizzato da numerosi ricercatori nel loro studio sulla contrazione del miocardio e sugli effetti farmacologici.
La stampa 3D bioibrida utilizzata nel presente studio ha permesso ai ricercatori di creare un modello di cuore ingegnerizzato con una piattaforma di sensori tissutali che consente il monitoraggio in tempo reale e continuo della cardiotossicità indotta dai farmaci. La piattaforma del sensore tissutale sviluppata dal team di ricerca è in grado di elaborare grandi volumi di dati basati su immagini con un’elevata risoluzione temporale per periodi prolungati. Ciò consente una misurazione quantitativa della forza contrattile con un volume relativamente piccolo di letture elettriche, consentendo così un monitoraggio a lungo termine e continuo.
La tecnologia della stampa 3D bioibrida ha un enorme potenziale per migliorare il processo di sviluppo dei farmaci e la sicurezza dei pazienti. La piattaforma di sensori tissutali sviluppata dal team di ricerca potrebbe essere utilizzata per testare in modo più preciso e affidabile la cardiotossicità dei farmaci in fase di sviluppo e potrebbe contribuire a prevenire il verificarsi di gravi effetti collaterali a lungo termine.
Inoltre, la piattaforma del sensore tissutale potrebbe essere applicata anche in altri settori della ricerca biomedica, come lo sviluppo di dispositivi medici e tecnologie di medicina rigenerativa. Potrebbe essere utilizzata per la costruzione di organi e tessuti artificiali che emulano i processi fisiologici del corpo umano, con un enorme potenziale per il trattamento di malattie e lesioni.
In conclusione, la ricerca condotta dalla POSTECH e dal Georgia Institute of Technology rappresenta un passo avanti significativo nella creazione di modelli in vitro di tessuto cardiaco ingegnerizzato in 3D che consentono il monitoraggio in tempo reale e continuo della cardiotossicità indotta dai farmaci. La tecnologia della stampa 3D bioibrida potrebbe essere utilizzata in futuro per migliorare la sicurezza dei pazienti e lo sviluppo dei farmaci, nonché per sviluppare organi e tessuti artificiali per il trattamento di malattie e lesioni.
