Innovatieve pleister kan spierschade na een hartaanval verminderen
Een recent onderzoek bij ratten toont aan dat een innovatieve pleister het uitrekken van de hartspier, vaak na een hartaanval, voorkwam.
Een hartaanval ontstaat wanneer de bloedstroom die de hartspier van zuurstof voorziet aanzienlijk wordt verminderd of geblokkeerd.
De hartspier raakt daarbij geblesseerd en de hoeveelheid schade hangt meestal af van de grootte van het gebied dat door de geblokkeerde slagader wordt geleverd.
Het kan ongeveer 8 weken duren voordat de hartspier is genezen. Ondanks de schade moet de rest van het hart bloed blijven pompen.
Littekenweefsel kan zich vormen in het geblesseerde gebied en een invloed hebben op de hoeveelheid bloed die het hart kan rondpompen.
De meeste mensen die een hartaanval overleven, hebben een zekere mate van coronaire hartziekte. Dit gebeurt wanneer slagaders verhard en vernauwd worden. Meestal moeten overlevenden cruciale veranderingen in hun levensstijl aanbrengen en moeten ze mogelijk medicijnen slikken om een toekomstige hartaanval te voorkomen.
Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) krijgen meer dan 700.000 mensen in de Verenigde Staten elk jaar een hartaanval. Van hen krijgen meer dan 500.000 hun eerste hartaanval en ongeveer 200.000 hebben er al een gehad.
Tekenen van een hartaanval zijn onder meer pijn op de borst en kortademigheid. De helft van de Amerikaanse individuen heeft ten minste een van de volgende risicofactoren: hoge bloeddruk, hoog cholesterol of roken.
Diabetes, zwaarlijvigheid, lichamelijke inactiviteit en overmatig alcoholgebruik verhogen ook het risico op een hartaanval.
Een nieuw type zelfklevende hartpleister testen
Wetenschappers van Brown University in Providence, RI, Fudan University in Shanghai, China en Soochow University in Suzhou, China hebben samengewerkt om een nieuw type zelfklevende hartpleister op ratten te maken en te testen.
De studie was een interdisciplinaire inspanning van onderzoekers in computermodellering en mechanica, materiaalwetenschappers en cardiologie. De wetenschappers publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature Biomedical Engineering.
De wetenschappers hebben deze zelfklevende pleister gemaakt met behulp van een hydrogelmateriaal op waterbasis en ontwikkeld met behulp van computersimulaties. De pleister kan direct op het hart zitten en de resultaten van het onderzoek laten zien dat het de spierschade die vaak optreedt na een hartaanval kan helpen beperken.
"Het idee hier", legt co-auteur prof. Huajian Gao van de Brown University uit, "is om mechanische ondersteuning te bieden voor beschadigd weefsel, waardoor het hopelijk een kans krijgt om te genezen."
Prof. Gao gaat verder met te zeggen dat eerdere studies hadden aangetoond dat mechanische pleisters effectief konden zijn, maar geen enkel onderzoek had geprobeerd de 'optimale mechanische eigenschappen' te identificeren. Het juist krijgen van die eigenschappen is cruciaal om ervoor te zorgen dat de patch correct kan werken.
"Als het materiaal te hard of te stijf is", voegt hij eraan toe, "dan zou je de beweging van het hart kunnen beperken, zodat het niet kan uitzetten tot het volume dat het nodig heeft. Maar als het materiaal te zacht is, biedt het niet genoeg ondersteuning. We hadden dus een aantal mechanische principes nodig om ons te leiden. "
Het creëren van de juiste mechanische eigenschappen is essentieel
De onderzoekers ontwikkelden een computermodel dat zich concentreerde op twee belangrijke componenten, een daarvan was het uitzetten en samentrekken van het hart en de impact die de patch had op deze functies.
De andere was om de verwondingen die optreden na een hartaanval te modelleren. Op deze manier kon het team kijken hoeveel mechanische ondersteuning nodig zou zijn om de schade te beperken.
Op basis van de resultaten van het computermodel creëerden de onderzoekers - onder leiding van prof.Lei Yang van de Soochow University - een hydrogelmateriaal met zetmeel uit voedsel. Dit materiaal is goedkoop, gemakkelijk te maken en visco-elastisch, wat betekent dat het "vloeiende en solide eigenschappen combineert".
Het onderzoek bij ratten toonde aan dat dit nieuwe type kleefpleister effectief was in het verminderen van spierschade na een hartaanval.
"[Het] behield een beter hartminuutvolume en verminderde zo de overbelasting van die resterende hartspiercellen en nadelige hartremodellering aanzienlijk", zegt co-auteur van het onderzoek Ning Sun, een cardiologie-onderzoeker aan de Fudan University.
Uit hun onderzoek bleek dat de pleister celdood, de ophoping van littekenweefsel en oxidatieve stress kan verminderen. De onderzoekers zijn van mening dat er meer moet worden getest, maar de resultaten zijn veelbelovend.
"Het valt nog te bezien of het bij mensen zal werken, maar het is veelbelovend."
Prof. Huajian Gao
