وينطوي هندسة أنسجة القلب على خلق أنسجة قلب وظيفية في المختبر، ومن الجوانب الرئيسية لهذه العملية تطبيق المحفزات الكهروميكانيكية المناسبة لتعزيز نضج الأنسجة ووظيفتها، ويتطلب تصميم نظم فعالة للمواطن فهم الاحتياجات المحددة لخلايا القلب وكيفية استجابتها للأجهزة الكهربائية والميكانيكية.

Electromechanical Stimuli in Cardiac Tissue Engineering

وتستخدم المطهر الكهربائي في تقليد البيئة الطبيعية لخلايا القلب، وتشجع المحاكاة الكهربائية على الانكماش المتزامن وتحسين القدرة على الاتصال الكهربائي، وتشجع المحاكاة الميكانيكية على تعزيز قوة الأنسجة والمواءمة السليمة للألياف القلبية، ويمكن أن يؤدي الجمع بين هذه النسيج إلى تعزيز تطوير أنسجة القلبية الوظيفية.

تصميم نماذج المحاكاة الكهربائية

وتشمل بروتوكولات التحفيز الكهربائي عادة تطبيق النبضات في ترددات محددة، وفولاذات، ومدد، وتشمل البارامترات المشتركة تردد نبض يتراوح بين 1 و3 هز، وفولط لا تسبب أضرارا في الخلايا، ومدة المحاكاة لعدة ساعات يوميا، والهدف هو تحفيز الانكماش المتزامن دون إلحاق الأذى بالأنسجة.

مقاييس المحاكاة الميكانيكية

وكثيرا ما يتم تسليم المكعب الميكانيكي من خلال التمدد أو الضغط الدوري، وتُستخدم البارامترات مثل الارتفاع بالإجهاد (عادة 5-15 في المائة)، والتواتر (حوالي 1 هز)، والمدة (ساعات الدوام اليومية) على النحو الأمثل لتعزيز مواءمة الخلايا ونضج الأنسجة، ويعزز التحميل الميكانيكي السليم قوة التقلص وتنظيم الأنسجة.

مجموعة " ستيمولي " لتحقيق النتائج الأمثل

ويتطلب إدماج المكعب الكهربائي والميكانيكي توقيتا دقيقا ومتزامنا، ويمكن استخدام التطبيق المتزامن أو المتزامن حسب خصائص الأنسجة المرغوبة، ويساعد رصد استجابات الأنسجة على صقل النظم اللازمة لتحقيق النسيج القلبي الوظيفي مع وجود القدرة الكهربائية المناسبة والقوة الميكانيكية.