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Valvole cardiache pronte per l’uso

L’ingegneria tissutale sta facendo passi avanti nello sviluppo di protesi. Il progetto IMAVALVE ha prodotto una nuova tecnologia con disponibilità immediata a un costo inferiore per soddisfare la crescente esigenza clinica di valvole cardiache artificiali.
Valvole cardiache pronte per l’uso
Le attuali protesi valvolari cardiache potenziano la sopravvivenza e la qualità della vita, ma i problemi associati incidono sul 30-35 % dei pazienti nei primi 10 anni dall’intervento. Ciò si traduce spesso in una grave morbilità correlata alla valvola durante tutta la vita e nella necessità di reintervento.

L’ingegneria tissutale cardiovascolare si sta rapidamente avvicinando ad approcci in situ, in cui il biomateriale induce la rigenerazione direttamente nel sito funzionale. L’approccio si basa sul concetto che la risposta infiammatoria può essere sfruttata per la rigenerazione del tessuto. Il biomateriale impiantato crea il microambiente adatto per sostenere l’interazione tra cellule immunitarie, staminali/progenitrici e cellule tissutali, mentre nel tempo si riassorbe in una struttura in grado di riparare, rimodellare e crescere.

Data la complessità del tessuto cardiovascolare, la sfida è progettare un biomateriale con caratteristiche di immunomodulazione in grado di istruire la formazione di nuovo tessuto. Il progetto IMAVALVE, finanziato dall’UE, si proponeva di affrontare questa questione sviluppando materiale intelligente che può trasformarsi in una nuova valvola cardiaca sintetica. L’impianto della nuova valvola viene eseguito con intervento mininvasivo transcatetere, eliminando la necessità di intervento chirurgico a cuore aperto. «L’idea è stata generare un biomateriale che può trasformarsi gradualmente in un cuore aortico vivente e duraturo nel corpo del paziente», spiega Laurens Schrijnemakers, responsabile del progetto.

Nuovi materiali intelligenti

Durante il progetto, i ricercatori hanno ideato e caratterizzato diversi materiali polimerici e materiali simili all’idrogel. L’obiettivo era abbinare un materiale elastomerico degradabile piuttosto lentamente a un materiale idrogel bioattivo rapidamente degradabile. Il primo assicura la funzionalità a lungo termine della valvola e promuove la formazione di tessuto maturo, mentre l’idrogel controlla la risposta infiammatoria iniziale. I materiali prescelti offrivano numerosi vantaggi, fra cui la biocompatibilità e l’adattamento in termini di elasticità, rigidità e robustezza.

Molto lavoro è stato inoltre dedicato alla comprensione dei meccanismi di reazione dell’ospite umano al biomateriale. I ricercatori hanno testato in particolare l’effetto di alcune molecole bioattive sulla risposta dell’ospite e la conseguente formazione iniziale di tessuto. Hanno incorporato i peptidi che possono reclutare i macrofagi del paziente e stimolarli alla produzione di tessuto.

Inoltre, il consorzio ha incorporato la conoscenza della segnalazione cellulare cardiovascolare in risposta a stimoli meccanici in un modello computazionale, che hanno utilizzato per prevedere la crescita e il rimodellamento della valvola cardiaca. Usando questo modello, i ricercatori hanno scoperto che lo sforzo meccanico è un fattore essenziale per la crescita della valvola e il rimodellamento con l’età. Inoltre, le simulazioni computazionali di valvole cardiache in tessuto ingegnerizzato hanno permesso agli scienziati di prevedere le prestazioni in vivo dei dispositivi impiantati.

Verso una sostituzione della valvola cardiaca più efficiente

Utilizzando un sistema di posizionamento guidato da catetere durante il progetto, il consorzio ha condotto uno studio di prova in vivo per valutare la gestione e il posizionamento della valvola in fase intraoperatoria. Secondo le previsioni del dott. Schrijnemakers, sebbene siano in corso alcuni studi clinici, «il consorzio deve svolgere una vasta gamma di studi in vitro e preclinici per valutare la sicurezza e la durata della valvola in un ampio spettro di condizioni».

Considerando che la sostituzione della valvola è un intervento comune, con oltre 300 000 sostituzioni all’anno in tutto il mondo, la tecnologia IMAVALVE offrirà un’importante alternativa agli approcci esistenti. La sua capacità di crescere e adattarsi alle esigenze cardiache funzionali del paziente supera le limitazioni associate alle attuali protesi valvolari, rendendola adatta anche a pazienti giovani. È soprattutto la facilità di impianto a costituire un notevole vantaggio perché elude la necessità di interventi chirurgici, migliorando la qualità della vita del paziente e riducendo i costi sanitari.

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Keywords

IMAVALVE, valvola cardiaca, biomateriale, ingegneria tissutale, polimero