Skip to main content

Una valvola cardiaca sintetica che cresce con il paziente

A cura di Sofia Corradin By 6 Luglio 2023Settembre 5th, 2023No Comments
News
valvola cardiaca sintetica

I ricercatori dell’Harvard University hanno recentemente annunciato lo sviluppo di FibraValve, una valvola cardiaca sintetica studiata per crescere insieme al paziente pediatrico. Grazie a un nuovo metodo di produzione chiamato focused rotary jet spinning (FRJS) sarebbe possibile creare una valvola in meno di 10 minuti con una precisione nanometrica.

Come spiegano i ricercatori nell’articolo pubblicato su Matter (1), le patologie cardiache congenite e reumatiche rappresentano significativi problemi per la salute della popolazione pediatrica: affliggono rispettivamente 12 milioni e 40 milioni di bambini al mondo. Questi pazienti spesso hanno valvole cardiache lesionate e malformazioni strutturali che necessitano di interventi di riparazione o sostituzione valvolare. La sostituzione valvolare eseguita sui bambini richiede spesso un intervento a cuore aperto e l’assunzione per tutta la vita di farmaci anticoagulanti. Inoltre, sono richiesti interventi ripetuti durante le varie fasi della crescita per impiantare valvole delle dimensioni corrette.

Per minimizzare le complicazioni chirurgiche, la ricerca si sta orientando verso la creazione di nuovi materiali che stimolino la rigenerazione dei tessuti nativi del cuore. Sono state sviluppate diverse tecniche per la produzione di valvole impiantabili, dalla modellazione con idrogel alla stampa 3D all’elettrospinning.

Seguendo questo filone di ricerca, la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) di Harvard in collaborazione con il Wyss Institute ha creato FibraValve una valvola impiantabile costituita da micro e nano fibre prodotte a partire da un polimero elastico, il PLCL (Poly L-lactide-Co-ɛ-Caprolactone). L’innovativa valvola cardiaca sintetica ha proprietà meccaniche e strutturali che mimano quelle della matrice extracellulare delle valvole native per resistere alla pressione emodinamica nel cuore. Inoltre, il PLCL permette una maggiore infiltrazione cellulare rispetto ad altri materiali precedentemente testati dallo stesso gruppo di ricerca, sia in vitro che in vivo.

Il progetto è stato possibile grazie allo sviluppo di un nuovo metodo, il focused rotary jet spinning (FRJS), che consente la fabbricazione on-demand di valvole personalizzabili in meno di 10 minuti.

La tecnica consiste nella deposizione rapida delle fibre su un mandrino rotante, con la forma a trifoglio tipica delle valvole, per mezzo di un flusso d’aria focalizzato. Alla fine della procedura la valvola così modellata viene tagliata e rimossa dal mandrino ed è pronta a essere impiantata.

I risultati presentati dal gruppo di ricerca guidato da Kevin Kit Parker, professore di bioingegneria e fisica applicata all’Harvard University, si basano su studi in vitro e un limitato studio in vivo condotto su due pecore. Le pecore sono state sottoposte a un intervento di sostituzione valvolare con approccio mininvasivo transcatetere. La procedura di impianto ha avuto successo su entrambi gli animali e ha portato a un’immediata funzionalità delle FibraValve. Tuttavia, in una delle due pecore la valvola, dopo solo pochi minuti dall’impianto, è migrata nel ventricolo destro probabilmente a causa di una non corretta personalizzazione delle dimensioni. La seconda pecora è invece rimasta emodinamicamente stabile per l’intera fase di osservazione durata un’ora alla fine della quale la valvola cardiaca sintetica è stata espiantata per essere analizzata al microscopio.

La valutazione istologica qualitativa ha confermato l’infiltrazione cellulare già dopo un’ora dall’impianto su tutto lo spessore della valvola, con prevalenza di eritrociti e leucociti, e la deposizione di fibrina sulla superficie senza alterazione della forma e della struttura della valvola.

Nonostante i risultati finora ottenuti siano promettenti saranno necessari ulteriori studi su un campione animale più ampio per attestare l’efficacia di FibraValve a lungo termine nel promuovere il rimodellamento del tessuto cardiaco nativo e nel mantenere la corretta fisiologia del flusso ematico.

Bibliografia

1. Motta SE, Peters MM, Chantre CO, et al. On-demand heart valve manufacturing using focused rotary jet spinning. Matter 2023; 6: P1860-1879.