Hydrogels for cardiac tissue engineering

2014年5月16日 NPG Asia Materials 6, e5 (2014) doi:10.1038/am.2014.19


心臓発作で損傷した心臓組織は、特に再生が難しい。そのため、こうした負荷が大きく酸素の豊富な微小環境で細胞を再増殖させることのできる革新的な方法が模索されている。今回、ハーバード大学医学系大学院(米国)のAli Khademhosseiniらは、ヒドロゲルを用いて心臓組織工学用の生体適合性足場材を創製する最近の取り組みについて概説している。ヒドロゲルは、天然組織によく似た、柔らかくて水中で膨潤する三次元高分子ネットワークである。ポリ(エチレングリコール)やフィブリルといった従来のヒドロゲル支持体上で増殖させた心臓細胞も、心筋に直接注入した心臓細胞より生存率が大幅に高くて有用だが、本来の心臓機能をより忠実に模倣した新しいヒドロゲルの探究は、今なお続けられている。著者らは、弾性や導電性、酸素放出能を取り入れた高性能生体材料に注目するとともに、再生可能な幹細胞とマイクロパターニング技術を組み合わせることで、事前に血管新生させた、すぐ患者に移植できる「既成」ヒドロゲルを開発できると予想している。

Gulden Camci-Unal, Nasim Annabi, Mehmet R Dokmeci, Ronglih Liao & Ali Khademhosseini

Biomaterials: Healing broken hearts
Cardiac tissue damaged after a heart attack is particularly difficult to regenerate. Consequently, researchers are exploring innovative ways to regrow cells in this stressful and oxygen-rich microenvironment. Ali Khademhosseini and colleagues from Harvard Medical School in the United States review recent efforts to create biocompatible scaffolds for cardiac tissue engineering using hydrogels - squishy, three-dimensional polymer networks that expand in water, much like natural tissue. While cardiac cells grown on traditional hydrogel supports such as poly(ethylene glycol) and fibrils have considerably higher viability than those directly injected into cardiac muscle, novel hydrogels that better mimic native heart functions are still needed. The researchers highlight enhanced biomaterials incorporating elastomeric, conductive and oxygen-releasing capabilities. Furthermore, they anticipate that combining renewable stem cells with micropatterning techniques could enable the development of prevascularized, ‘off-the-shelf’ hydrogels that are ready to be implanted into patients.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)