In-vivo-Wiederherstellung der Herzmuskelleitung mit Kohlenstoffnanoröhrchen-Fasern

Titel	In-vivo-Wiederherstellung der Herzmuskelleitung mit Kohlenstoffnanoröhrchen-Fasern
Autoren	Mark D. McCauley, Flavia Vitale, J. Stephen Yan, Colin C. Young, Brian Greet, Marco Orecchioni, Srikanth Perike, Abdelmotagaly Elgalad, Julia A. Coco, Mathews John, Doris A. Taylor, Luiz C. Sampaio, Lucia G. Delogu, Mehdi Razavi, Matteo Pasquali
Zeitschrift	Kreislauf: Arrhythmie und Elektrophysiologie
Datum	08/01/2019
DOI	10.1161/CIRCEP.119.007256
Einführung	Wiederkehrende Herzrhythmusstörungen werden in erster Linie durch eine gestörte Erregungsleitung im Herzmuskel verursacht. Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Fasern (CNTf), die die mechanischen Eigenschaften von Nahtmaterial mit den leitenden Eigenschaften von Metallen kombinieren, stellen einen vielversprechenden Ansatz zur Wiederherstellung der gestörten Reizleitung im Herzmuskel dar. An Schafen (n=3) wurden akute elektrophysiologische Studien am offenen Brustkorb durchgeführt. Die epikardiale Leitungsverzögerung wurde durch Hochfrequenzablation induziert, gefolgt von der Applikation von CNTf und anschließenden Kontrollen mit Seidennähten. Bei Nagetieren wurden CNTf chirurgisch über die rechte atrioventrikuläre Verbindung implantiert und anschließend akute (n=3) und chronische (4 Wochen, n=6) elektrophysiologische Studien durchgeführt. Neben der elektrischen Analyse der CNTf-Myokardschnittstelle wurden auch Untersuchungen zur Toxizität bei Nagetieren (n=10) durchgeführt. In allen Großtierstudien führte CNTf zu einer konsistenten Verbesserung der Erregungsleitgeschwindigkeit. Das akute Nagetiermodell zeigte ventrikuläre Präexzitation im Sinusrhythmus. In allen chronischen Fällen kehrte die AV-Leitung zurück, obwohl eine atriale Stimulation erforderlich war. Es wurden keine groben oder histopathologischen Anzeichen von Toxizität beobachtet. Ex-vivo-Studien zeigten, dass die Kontaktimpedanz von CNTf deutlich niedriger war als die von Platin-Iridium. Diese Forschung zeigt, dass Kohlenstoffnanoröhrenfasern, wenn sie über epikardiale Narben bei Schafen genäht werden, die Reizleitung akut verbessern. Darüber hinaus halten CNTf die Erregungsleitung einen Monat lang nach der Ablation des atrioventrikulären Knotens (AVN) bei Ratten aufrecht, ohne entzündliche oder toxische Reaktionen, aber nur unter Schrittmacherbedingungen. Die minimale Impedanz an der Schnittstelle zwischen CNTf und Herzmuskel ermöglicht es CNTf, eine lokale, nachgeschaltete Aktivierung des Herzmuskels zu ermöglichen. Als leitfähige, biokompatible Materialien stellen CNTf die elektrische Reizleitung in erkranktem Myokard wieder her und bieten damit potenzielle langfristige Lösungen zur Wiederherstellung von Pathologien, die die effiziente elektrische Signaltransduktion in elektrisch erregbaren Geweben stören.
Zitat	Mark D. McCauley, Flavia Vitale und J. Stephen Yan et al. In Vivo Restoration of Myocardial Conduction With Carbon Nanotube Fibers. Durchblutung: Arrhythmia and Electrophysiology. 2019. Vol. 12(8). DOI: 10.1161/CIRCEP.119.007256
Element	Kohlenstoff (C) , Platin (Pt) , Iridium (Ir)
Industrie	Medizinische Geräte , Forschung & Labor

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