Τεχνητές καρδιακές βαλβίδες

Οι σύγχρονες βιολογικές τεχνητές καρδιακές βαλβίδες που διατίθενται για κλινική χρήση, με εξαίρεση το πνευμονικό αυτομόσχευμα, είναι μη βιώσιμες δομές που δεν έχουν τη δυνατότητα ανάπτυξης και αποκατάστασης ιστών. Αυτό επιβάλλει σημαντικούς περιορισμούς στη χρήση τους, ειδικά σε παιδιά, για τη διόρθωση της παθολογίας των βαλβίδων. Η μηχανική ιστών έχει αναπτυχθεί τα τελευταία 15 χρόνια. Στόχος αυτής της επιστημονικής κατεύθυνσης είναι η δημιουργία σε τεχνητές συνθήκες δομών όπως τεχνητές καρδιακές βαλβίδες με θρομβοανθεκτική επιφάνεια και βιώσιμο διάμεσο χώρο.

[ 1 ], [ 2 ]

Πώς αναπτύσσονται οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες;

Η επιστημονική έννοια της μηχανικής ιστών βασίζεται στην ιδέα του εποικισμού και της ανάπτυξης ζωντανών κυττάρων (ινοβλαστών, βλαστοκυττάρων κ.λπ.) σε ένα συνθετικό ή φυσικό απορροφήσιμο ικρίωμα (μήτρα), το οποίο είναι μια τρισδιάστατη δομή βαλβίδας, καθώς και στη χρήση σημάτων που ρυθμίζουν την γονιδιακή έκφραση, την οργάνωση και την παραγωγικότητα των μεταμοσχευμένων κυττάρων κατά την περίοδο σχηματισμού της εξωκυτταρικής μήτρας.

Τέτοιες τεχνητές καρδιακές βαλβίδες ενσωματώνονται στον ιστό του ασθενούς για την τελική αποκατάσταση και περαιτέρω διατήρηση της δομής και της λειτουργίας τους. Σε αυτήν την περίπτωση, ένα νέο πλαίσιο κολλαγόνου-ελαστίνης ή, ακριβέστερα, μια εξωκυτταρική μήτρα σχηματίζεται στην αρχική μήτρα ως αποτέλεσμα της λειτουργίας των κυττάρων (ινοβλάστες, μυοϊνοβλάστες κ.λπ.). Ως αποτέλεσμα, οι βέλτιστες τεχνητές καρδιακές βαλβίδες που δημιουργούνται με μηχανική ιστών θα πρέπει να είναι κοντά στις φυσικές ως προς την ανατομική δομή και λειτουργία, και επίσης να έχουν βιομηχανική προσαρμοστικότητα, την ικανότητα αποκατάστασης και ανάπτυξης.

Η μηχανική ιστών αναπτύσσει τεχνητές καρδιακές βαλβίδες χρησιμοποιώντας διάφορες πηγές συλλογής κυττάρων. Έτσι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξενογενή ή αλλογενή κύτταρα, αν και τα πρώτα σχετίζονται με τον κίνδυνο μετάδοσης ζωονόσων στον άνθρωπο. Είναι δυνατό να μειωθεί η αντιγονικότητα και να αποτραπούν οι αντιδράσεις απόρριψης του σώματος μέσω γενετικής τροποποίησης αλλογενών κυττάρων. Η μηχανική ιστών απαιτεί μια αξιόπιστη πηγή κυττάρων. Μια τέτοια πηγή είναι τα αυτογενή κύτταρα που λαμβάνονται απευθείας από τον ασθενή και δεν παράγουν ανοσολογικές αντιδράσεις κατά την επανεμφύτευση. Αποτελεσματικές τεχνητές καρδιακές βαλβίδες παράγονται με βάση αυτόλογα κύτταρα που λαμβάνονται από αιμοφόρα αγγεία (αρτηρίες και φλέβες). Έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος που βασίζεται στη χρήση της φθορίζουσας ενεργοποιούμενης διαλογής κυττάρων - FACS για την απόκτηση καθαρών κυτταροκαλλιεργειών. Ένας μικτός κυτταρικός πληθυσμός που λαμβάνεται από ένα αιμοφόρο αγγείο επισημαίνεται με έναν ακετυλιωμένο δείκτη λιποπρωτεϊνών χαμηλής πυκνότητας, ο οποίος απορροφάται επιλεκτικά στην επιφάνεια των ενδοθηλιακών κυττάρων. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα μπορούν στη συνέχεια να διαχωριστούν εύκολα από τον όγκο των κυττάρων που λαμβάνονται από τα αγγεία, ο οποίος θα είναι ένα μείγμα λείων μυϊκών κυττάρων, μυοϊνοβλαστών και ινοβλαστών. Η πηγή των κυττάρων, είτε πρόκειται για αρτηρία είτε για φλέβα, θα επηρεάσει τις ιδιότητες του τελικού κατασκευάσματος. Έτσι, οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες με μήτρα εμπλουτισμένη με φλεβικά κύτταρα είναι ανώτερες στον σχηματισμό κολλαγόνου και στη μηχανική σταθερότητα από τις κατασκευές που εμπλουτίζονται με αρτηριακά κύτταρα. Η επιλογή των περιφερειακών φλεβών φαίνεται να είναι μια πιο βολική πηγή συλλογής κυττάρων.

Οι μυοϊνοβλάστες μπορούν επίσης να συλλεχθούν από καρωτιδικές αρτηρίες. Ωστόσο, τα κύτταρα που προέρχονται από αγγεία έχουν σημαντικά διαφορετικά χαρακτηριστικά από τα φυσικά διάμεσα κύτταρα. Τα αυτόλογα κύτταρα του ομφάλιου λώρου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτική πηγή κυττάρων.

Τεχνητές καρδιακές βαλβίδες βασισμένες σε βλαστοκύτταρα

Τα τελευταία χρόνια, η πρόοδος στη μηχανική ιστών έχει διευκολυνθεί από την έρευνα για τα βλαστοκύτταρα. Η χρήση βλαστοκυττάρων του ερυθρού μυελού των οστών έχει τα πλεονεκτήματά της. Συγκεκριμένα, η απλότητα της συλλογής βιοϋλικών και της καλλιέργειας in vitro με επακόλουθη διαφοροποίηση σε διάφορους τύπους μεσεγχυματικών κυττάρων επιτρέπει την αποφυγή της χρήσης άθικτων αγγείων. Τα βλαστοκύτταρα είναι πολυδύναμες πηγές κυτταρικών σειρών και έχουν μοναδικά ανοσολογικά χαρακτηριστικά που συμβάλλουν στη σταθερότητά τους σε αλλογενείς συνθήκες.

Τα ανθρώπινα ερυθρά βλαστοκύτταρα μυελού των οστών λαμβάνονται με παρακέντηση του στέρνου ή της λαγόνιας ακρολοφίας. Απομονώνονται από 10-15 ml αναρρόφησης στέρνου, διαχωρίζονται από άλλα κύτταρα και καλλιεργούνται. Μόλις επιτευχθεί ο απαιτούμενος αριθμός κυττάρων (συνήθως εντός 21-28 ημερών), ενοφθαλμίζονται (αποικίζονται) σε μήτρες και καλλιεργούνται σε θρεπτικό μέσο σε στατική θέση (για 7 ημέρες σε υγρανθέντα επωαστήρα στους 37 °C παρουσία 5% CO2). Στη συνέχεια, η κυτταρική ανάπτυξη διεγείρεται μέσω του φυσιολογικού μέσου (βιολογικά ερεθίσματα) ή δημιουργώντας φυσιολογικές συνθήκες για την ανάπτυξη του ιστού κατά την ισομετρική του παραμόρφωση σε μια συσκευή αναπαραγωγής με παλμική ροή - έναν βιοαντιδραστήρα (μηχανικά ερεθίσματα). Οι ινοβλάστες είναι ευαίσθητοι σε μηχανικά ερεθίσματα που προάγουν την ανάπτυξη και τη λειτουργική τους δραστηριότητα. Η παλμική ροή προκαλεί αύξηση τόσο των ακτινικών όσο και των περιφερειακών παραμορφώσεων, η οποία οδηγεί στον προσανατολισμό (επιμήκυνση) των πυκνοκατοικημένων κυττάρων προς την κατεύθυνση τέτοιων τάσεων. Αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί στο σχηματισμό προσανατολισμένων ινωδών δομών των βαλβίδων. Μια σταθερή ροή προκαλεί μόνο εφαπτομενικές τάσεις στα τοιχώματα. Η παλμική ροή έχει ευεργετική επίδραση στην κυτταρική μορφολογία, τον πολλαπλασιασμό και τη σύνθεση της εξωκυτταρικής μήτρας. Η φύση της ροής του θρεπτικού μέσου, οι φυσικοχημικές συνθήκες (pH, pO2 και pCO2) στον βιοαντιδραστήρα επηρεάζουν επίσης σημαντικά την παραγωγή κολλαγόνου. Έτσι, η στρωτή ροή, τα κυκλικά δινορρεύματα αυξάνουν την παραγωγή κολλαγόνου, γεγονός που οδηγεί σε βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες.

Μια άλλη προσέγγιση για την ανάπτυξη δομών ιστών είναι η δημιουργία εμβρυϊκών συνθηκών σε έναν βιοαντιδραστήρα αντί της προσομοίωσης των φυσιολογικών συνθηκών του ανθρώπινου σώματος. Οι βιοβαλβίδες ιστών που αναπτύσσονται με βάση τα βλαστοκύτταρα έχουν κινητά και εύκαμπτα πτερύγια, λειτουργικά ικανά υπό την επίδραση υψηλής πίεσης και ροής που υπερβαίνει το φυσιολογικό επίπεδο. Ιστολογικές και ιστοχημικές μελέτες των πτερυγίων αυτών των δομών έδειξαν την παρουσία ενεργών διεργασιών βιοκαταστροφής της μήτρας και την αντικατάστασή της με βιώσιμο ιστό. Ο ιστός είναι οργανωμένος σύμφωνα με τον στρωματοποιημένο τύπο με χαρακτηριστικά πρωτεϊνών εξωκυτταρικής μήτρας παρόμοια με αυτά του φυσικού ιστού, την παρουσία κολλαγόνου τύπων Ι και III και γλυκοζαμινογλυκανών. Ωστόσο, δεν ελήφθη η τυπική τριστρωματική δομή των πτερυγίων - κοιλιακή, σπογγώδης και ινώδης στρώση. Τα ASMA-θετικά κύτταρα που εκφράζουν βιμεντίνη που βρέθηκαν σε όλα τα θραύσματα είχαν χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά των μυοϊνοβλαστών. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία αποκάλυψε κυτταρικά στοιχεία με χαρακτηριστικά βιώσιμων, εκκριτικά ενεργών μυοϊνοβλαστών (νημάτια ακτίνης/μυοσίνης, νήματα κολλαγόνου, ελαστίνη) και ενδοθηλιακά κύτταρα στην επιφάνεια του ιστού.

Στα φυλλάδια ανιχνεύθηκαν κολλαγόνο τύπου I, III, ASMA και βιμεντίνη. Οι μηχανικές ιδιότητες των φυλλαδίων των ιστών και των φυσικών δομών ήταν συγκρίσιμες. Οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες ιστών έδειξαν εξαιρετική απόδοση σε διάστημα 20 εβδομάδων και έμοιαζαν με φυσικές ανατομικές δομές στη μικροδομή τους, το βιοχημικό προφίλ και τον σχηματισμό πρωτεϊνικής μήτρας.

Όλες οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες που ελήφθησαν με μηχανική ιστών εμφυτεύτηκαν σε ζώα στην πνευμονική θέση, καθώς τα μηχανικά τους χαρακτηριστικά δεν αντιστοιχούν στα φορτία στην αορτική θέση. Οι βαλβίδες ιστού που εξάγονται από ζώα έχουν παρόμοια δομή με τις φυσικές, γεγονός που υποδηλώνει την περαιτέρω ανάπτυξη και αναδιάρθρωσή τους in vivo. Το κατά πόσον η διαδικασία αναδιάρθρωσης και ωρίμανσης των ιστών θα συνεχιστεί υπό φυσιολογικές συνθήκες μετά την εμφύτευση των τεχνητών καρδιακών βαλβίδων, όπως παρατηρήθηκε σε πειράματα σε ζώα, θα αποδειχθεί από περαιτέρω μελέτες.

Οι ιδανικές τεχνητές καρδιακές βαλβίδες θα πρέπει να έχουν πορώδες τουλάχιστον 90%, καθώς αυτό είναι απαραίτητο για την κυτταρική ανάπτυξη, την παροχή θρεπτικών συστατικών και την απομάκρυνση των κυτταρικών μεταβολικών προϊόντων. Εκτός από τη βιοσυμβατότητα και τη βιοδιασπασιμότητα, οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες θα πρέπει να έχουν μια χημικά ευνοϊκή επιφάνεια για την κυτταρική σπορά και να ταιριάζουν με τις μηχανικές ιδιότητες του φυσικού ιστού. Το επίπεδο βιοδιασπασιμότητας της μήτρας θα πρέπει να είναι ελεγχόμενο και ανάλογο με το επίπεδο σχηματισμού νέου ιστού, ώστε να διασφαλίζεται η μηχανική σταθερότητα με την πάροδο του χρόνου.

Αυτή τη στιγμή, αναπτύσσονται συνθετικές και βιολογικές μήτρες. Τα πιο συνηθισμένα βιολογικά υλικά για τη δημιουργία μητρών είναι οι ανατομικές δομές των δοτών, το κολλαγόνο και η ινώδης. Οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες από πολυμερές σχεδιάζονται ώστε να βιοδιασπώνται μετά την εμφύτευση, μόλις τα εμφυτευμένα κύτταρα αρχίσουν να παράγουν και να οργανώνουν το δικό τους δίκτυο εξωκυτταρικής μήτρας. Ο σχηματισμός νέου ιστού μήτρας μπορεί να ρυθμιστεί ή να διεγερθεί από αυξητικούς παράγοντες, κυτοκίνες ή ορμόνες.

[ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Τεχνητές καρδιακές βαλβίδες από δότες

Τεχνητές καρδιακές βαλβίδες δοτών που λαμβάνονται από ανθρώπους ή ζώα και έχουν εξαντληθεί από κυτταρικά αντιγόνα μέσω αποκυτταροποίησης για τη μείωση της ανοσογονικότητάς τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μήτρες. Οι διατηρημένες πρωτεΐνες της εξωκυτταρικής μήτρας αποτελούν τη βάση για την επακόλουθη προσκόλληση των ενοφθαλμισμένων κυττάρων. Υπάρχουν οι ακόλουθες μέθοδοι απομάκρυνσης κυτταρικών στοιχείων (ακυτταροποίηση): κατάψυξη, επεξεργασία με θρυψίνη/EDTA, απορρυπαντικά - δωδεκυλοθειικό νάτριο, δεοξυκολικό νάτριο, Triton X-100, MEGA 10, TnBR CHAPS, Tween 20, καθώς και μέθοδοι ενζυματικής επεξεργασίας πολλαπλών σταδίων. Σε αυτήν την περίπτωση, οι κυτταρικές μεμβράνες, τα νουκλεϊκά οξέα, τα λιπίδια, οι κυτταροπλασματικές δομές και τα διαλυτά μόρια μήτρας απομακρύνονται διατηρώντας παράλληλα το κολλαγόνο και την ελαστίνη. Ωστόσο, δεν έχει βρεθεί ακόμη μια ιδανική μέθοδος. Μόνο το δωδεκυλοθειικό νάτριο (0,03-1%) ή το δεοξυκολικό νάτριο (0,5-2%) είχε ως αποτέλεσμα την πλήρη απομάκρυνση των κυττάρων μετά από 24 ώρες επεξεργασίας.

Η ιστολογική εξέταση αφαιρεμένων αποκυττάρωτων βιοβαλβίδων (αλλομοσχεύματος και ξενομοσχεύματος) σε ένα πείραμα σε ζώα (σκύλος και χοίρος) έδειξε μερική ενδοθηλιοποίηση και ενδοανάπτυξη μυοϊνοβλαστών του δέκτη στη βάση, χωρίς σημάδια ασβεστοποίησης. Παρατηρήθηκε μέτρια φλεγμονώδης διήθηση. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια κλινικών δοκιμών της αποκυττάρωτης βαλβίδας SynerGraftTM αναπτύχθηκε πρώιμη αποτυχία. Ανιχνεύτηκε έντονη φλεγμονώδης αντίδραση στη μήτρα της βιοπρόθεσης, η οποία αρχικά ήταν μη ειδική και συνοδευόταν από λεμφοκυτταρική αντίδραση. Δυσλειτουργία και εκφύλιση της βιοπρόθεσης αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια ενός έτους. Δεν παρατηρήθηκε κυτταρικός αποικισμός της μήτρας, αλλά ανιχνεύθηκαν ασβεστοποίηση των βαλβίδων και υπολείμματα κυττάρων πριν από την εμφύτευση.

Οι ελεύθερες από κύτταρα μήτρες που ενοφθαλμίστηκαν με ενδοθηλιακά κύτταρα και καλλιεργήθηκαν in vitro και in vivo σχημάτισαν ένα συνεκτικό στρώμα στην επιφάνεια των βαλβίδων, και τα ενοφθαλμισμένα ενδιάμεσα κύτταρα της φυσικής δομής επέδειξαν την ικανότητά τους να διαφοροποιούνται. Ωστόσο, δεν ήταν δυνατό να επιτευχθεί το απαιτούμενο φυσιολογικό επίπεδο κυτταρικού αποικισμού στη μήτρα υπό δυναμικές συνθήκες του βιοαντιδραστήρα, και οι εμφυτευμένες τεχνητές καρδιακές βαλβίδες συνοδεύτηκαν από μια αρκετά γρήγορη (τριών μηνών) πάχυνση λόγω του επιταχυνόμενου πολλαπλασιασμού των κυττάρων και του σχηματισμού μιας εξωκυτταρικής μήτρας. Έτσι, σε αυτό το στάδιο, η χρήση μητρών ελεύθερων από κύτταρα δότη για τον αποικισμό τους με κύτταρα έχει μια σειρά από άλυτα προβλήματα, συμπεριλαμβανομένων ανοσολογικών και μολυσματικών. Η εργασία σε αποκυτταρωμένες βιοπροθέσεις συνεχίζεται.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το κολλαγόνο είναι επίσης ένα από τα πιθανά βιολογικά υλικά για την παραγωγή μητρών ικανών για βιοαποικοδόμηση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τη μορφή αφρού, γέλης ή πλακών, σφουγγαριών και ως τυφλών με βάση ίνες. Ωστόσο, η χρήση κολλαγόνου συνδέεται με μια σειρά τεχνολογικών δυσκολιών. Συγκεκριμένα, είναι δύσκολο να ληφθεί από έναν ασθενή. Επομένως, προς το παρόν, οι περισσότερες μήτρες κολλαγόνου είναι ζωικής προέλευσης. Η αργή βιοαποικοδόμηση του ζωικού κολλαγόνου μπορεί να συνεπάγεται αυξημένο κίνδυνο μόλυνσης από ζωονόσους, να προκαλέσει ανοσολογικές και φλεγμονώδεις αντιδράσεις.

Η ινώδης ίνα είναι ένα άλλο βιολογικό υλικό με ελεγχόμενα χαρακτηριστικά βιοαποικοδόμησης. Δεδομένου ότι οι γέλες ινώδους μπορούν να παρασκευαστούν από το αίμα του ασθενούς για την επακόλουθη παραγωγή μιας αυτόλογης μήτρας, η εμφύτευση μιας τέτοιας δομής δεν θα προκαλέσει την τοξική της αποικοδόμηση και την φλεγμονώδη αντίδραση. Ωστόσο, η ινώδης ίνα έχει μειονεκτήματα όπως η διάχυση και η έκπλυση στο περιβάλλον και οι χαμηλές μηχανικές ιδιότητες.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Τεχνητές καρδιακές βαλβίδες από συνθετικά υλικά

Οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες κατασκευάζονται επίσης από συνθετικά υλικά. Αρκετές προσπάθειες κατασκευής μητρών βαλβίδων βασίστηκαν στη χρήση πολυγλακτίνης, πολυγλυκολικού οξέος (PGA), πολυγαλακτικού οξέος (PLA), συμπολυμερούς PGA και PLA (PLGA) και πολυυδροξυαλκανοϊκών (PHA). Συνθετικό υλικό υψηλής πορώδους μπορεί να ληφθεί από πλεγμένες ή μη πλεγμένες ίνες και χρησιμοποιώντας τεχνολογία έκπλυσης άλατος. Ένα πολλά υποσχόμενο σύνθετο υλικό (PGA/P4HB) για την κατασκευή μητρών λαμβάνεται από μη πλεγμένους βρόχους πολυγλυκολικού οξέος (PGA) επικαλυμμένους με πολυ-4-υδροξυβουτυρικό (P4HB). Οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες που κατασκευάζονται από αυτό το υλικό αποστειρώνονται με οξείδιο του αιθυλενίου. Ωστόσο, η σημαντική αρχική ακαμψία και το πάχος των βρόχων αυτών των πολυμερών, η ταχεία και ανεξέλεγκτη αποικοδόμηση τους, που συνοδεύεται από την απελευθέρωση όξινων κυτταροτοξικών προϊόντων, απαιτούν περαιτέρω έρευνα και αναζήτηση άλλων υλικών.

Η χρήση αυτόλογων πλακών καλλιέργειας ιστών μυοϊνοβλαστών που καλλιεργούνται σε ικρίωμα για τον σχηματισμό υποστηρικτικών μητρών διεγείροντας την παραγωγή αυτών των κυττάρων έχει καταστήσει δυνατή τη λήψη δειγμάτων βαλβίδων με ενεργά βιώσιμα κύτταρα που περιβάλλονται από εξωκυτταρική μήτρα. Ωστόσο, οι μηχανικές ιδιότητες των ιστών αυτών των βαλβίδων εξακολουθούν να είναι ανεπαρκείς για την εμφύτευσή τους.

Το απαιτούμενο επίπεδο πολλαπλασιασμού και αναγέννησης ιστών της βαλβίδας που δημιουργείται ενδέχεται να μην επιτευχθεί μόνο με τον συνδυασμό κυττάρων και μήτρας. Η έκφραση γονιδίων κυττάρων και ο σχηματισμός ιστών μπορούν να ρυθμιστούν ή να διεγερθούν με την προσθήκη αυξητικών παραγόντων, κυτοκινών ή ορμονών, μιτογόνων παραγόντων ή παραγόντων προσκόλλησης σε μήτρες και ικριώματα. Η δυνατότητα εισαγωγής αυτών των ρυθμιστών σε βιοϋλικά μήτρας μελετάται. Συνολικά, υπάρχει σημαντική έλλειψη έρευνας σχετικά με τη ρύθμιση του σχηματισμού βαλβίδας ιστού από βιοχημικά ερεθίσματα.

Η ακυτταρική ξενογενής βιοπρόθεση πνεύμονα χοίρου Matrix P αποτελείται από αποκυττάριο ιστό που έχει υποστεί επεξεργασία με μια ειδική κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας διαδικασία της AutoTissue GmbH, συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας με αντιβιοτικά, δεοξυχολικό νάτριο και αλκοόλη. Αυτή η μέθοδος επεξεργασίας, εγκεκριμένη από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης, εξαλείφει όλα τα ζωντανά κύτταρα και τις μετακυτταρικές δομές (ινοβλάστες, ενδοθηλιακά κύτταρα, βακτήρια, ιούς, μύκητες, μυκόπλασμα), διατηρεί την αρχιτεκτονική της εξωκυτταρικής μήτρας, μειώνει το επίπεδο DNA και RNA στους ιστούς στο ελάχιστο, γεγονός που μειώνει στο μηδέν την πιθανότητα μετάδοσης του ενδογενούς ρετροϊού χοίρου (PERV) στους ανθρώπους. Η βιοπρόθεση Matrix P αποτελείται αποκλειστικά από κολλαγόνο και ελαστίνη με διατηρημένη δομική ολοκλήρωση.

Σε πειράματα με πρόβατα, καταγράφηκε ελάχιστη αντίδραση από τους περιβάλλοντες ιστούς 11 μήνες μετά την εμφύτευση της βιοπρόθεσης Matrix P με καλά ποσοστά επιβίωσης, κάτι που ήταν ιδιαίτερα εμφανές στη γυαλιστερή εσωτερική επιφάνεια του ενδοκαρδίου της. Φλεγμονώδεις αντιδράσεις, πάχυνση και βράχυνση των βαλβιδικών γλωχίνων ήταν σχεδόν απούσες. Καταγράφηκαν επίσης χαμηλά επίπεδα ασβεστίου στους ιστούς στη βιοπρόθεση Matrix P, με τη διαφορά να είναι στατιστικά σημαντική σε σύγκριση με εκείνα που υποβλήθηκαν σε αγωγή με γλουταραλδεΰδη.

Η τεχνητή καρδιακή βαλβίδα Matrix P προσαρμόζεται στις ατομικές συνθήκες του ασθενούς εντός λίγων μηνών από την εμφύτευσή της. Η εξέταση στο τέλος της περιόδου ελέγχου αποκάλυψε άθικτη εξωκυττάρια μήτρα και συρρέον ενδοθήλιο. Το ξενομόσχευμα Matrix R που εμφυτεύτηκε σε 50 ασθενείς με συγγενείς ανωμαλίες κατά τη διάρκεια της επέμβασης Ross μεταξύ 2002 και 2004 επέδειξε ανώτερη απόδοση και χαμηλότερες διαβαλβιδικές διαβαθμίσεις πίεσης σε σύγκριση με τα κρυοσυντηρημένα και αποκυττάρια αλλομοσχεύματα SynerGraftMT και τις βιοπροθέσεις χωρίς ικρίωμα επεξεργασμένες με γλουταραλδεΰδη. Οι τεχνητές καρδιακές βαλβίδες Matrix P προορίζονται για την αντικατάσταση πνευμονικής βαλβίδας κατά την ανακατασκευή της οδού εξόδου της δεξιάς κοιλίας σε χειρουργική επέμβαση για συγγενείς και επίκτητες ανωμαλίες και κατά την αντικατάσταση πνευμονικής βαλβίδας κατά τη διάρκεια της επέμβασης Ross. Διατίθενται σε 4 μεγέθη (ανά εσωτερική διάμετρο): για νεογνά (15-17 mm), για παιδιά (18-21 mm), ενδιάμεσο (22-24 mm) και ενήλικες (25-28 mm).

Η πρόοδος στην ανάπτυξη βαλβίδων ιστών θα εξαρτηθεί από τις εξελίξεις στη βιολογία των κυττάρων των βαλβίδων (συμπεριλαμβανομένων ζητημάτων γονιδιακής έκφρασης και ρύθμισης), μελέτες της εμβρυογενούς και της ηλικιακής ανάπτυξης βαλβίδων (συμπεριλαμβανομένων αγγειογενετικών και νευρογενών παραγόντων), ακριβή γνώση της βιομηχανικής κάθε βαλβίδας, τον εντοπισμό επαρκών κυττάρων για σπορά και την ανάπτυξη βέλτιστων μητρών. Η περαιτέρω ανάπτυξη πιο προηγμένων βαλβίδων ιστών θα απαιτήσει εις βάθος κατανόηση της σχέσης μεταξύ των μηχανικών και δομικών χαρακτηριστικών των φυσικών βαλβίδων και των ερεθισμάτων (βιολογικών και μηχανικών) για την αναδημιουργία αυτών των χαρακτηριστικών in vitro.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]