Developing Hybrids of Cardiac Tissue and Biodegradable Electronics Towards Heart Implants with On-line Monitoring and Stimulating Functions

开发心脏组织和可生物降解电子器件的混合体,用于具有在线监测和刺激功能的心脏植入物

基本信息

  • 批准号:
    9757761
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-15 至 2021-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract As one of the most vital organs in the human body, the heart functions as a potent biological pump that actively delivers/recycles the blood towards/from all other organs through the vascular system. As a result, the capability to regenerate an injured or diseased heart has always been a focus in tissue engineering and regenerative medicine. Over the past few decades, the field of cardiac tissue engineering has seen tremendous progress in fabricating functional cardiac tissues that largely recapitulate the biology of the heart, but challenges remain, including the alignment of cardiomyocytes and their organization into bundles as well as the introduction of microvascular networks into engineered thick cardiac tissues. Beating of the cardiomyocytes poses another major obstacle. While cardiomyocytes beat synchronously in the heart, such capacity can be easily lost during in vitro manipulation. Methods based on electric stimulation and inclusion of electroconductive materials that improve the spontaneous and synchronous beating of engineered heart tissues have been proposed, which are critical to the successful integration of these engineered cardiac tissues with host to achieve functional regeneration. However, the most commonly used approaches for applying the electrical stimulation such as paired electrodes or multi-electrode arrays are limited in their ability to integrate with engineered cardiac tissues for applications in regeneration due to the stiff, non-compliant nature of these electrodes. Recent advances in the field of soft flexible and stretchable electronics have provided effective means to interface compliant electronic devices with human organs including the heart, which have rarely been adapted to combine with engineered tissues for improved functions. The overall goal of this proposed project is to develop a hybrid of soft stretchable network fashioned electronics and bioprinted cardiac tissue for conformal, in situ electrical stimulation and recording of cardiac signals, where the stretchable network formatted electronics will be designed to be biodegradable to match the rate of regeneration and the cardiac tissue aligned with embedded vasculature will be generated using a novel microfluidic bioprinting strategy.
抽象的 作为人体最重要的器官之一,心脏起着强大的生物泵的作用,积极地 通过血管系统向/从所有其他器官输送/回收血液。结果, 再生受伤或患病心脏的能力一直是组织工程和 再生医学。在过去的几十年里,心脏组织工程领域取得了长足的进步。 在制造功能性心脏组织方面取得了巨大进展,这些组织在很大程度上概括了心脏的生物学特性, 但挑战仍然存在,包括心肌细胞的排列及其成束的组织 将微血管网络引入工程化的厚心脏组织中。殴打 心肌细胞构成了另一个主要障碍。当心肌细胞在心脏中同步跳动时,这样的 在体外操作过程中,容量很容易丢失。基于电刺激和包含的方法 改善工程心脏自发和同步跳动的导电材料 已经提出了组织,这对于这些工程心脏的成功整合至关重要 组织与宿主的结合以实现功能再生。然而,最常用的方法 应用电刺激(例如成对电极或多电极阵列)的能力有限 与工程心脏组织整合,用于再生应用,因为其僵硬、不合规 这些电极的性质。软柔性和可拉伸电子领域的最新进展 提供了有效的方法将兼容的电子设备与包括心脏在内的人体器官连接起来, 它们很少与工程组织结合以改善功能。总体目标为 该项目旨在开发软可拉伸网络型电子产品和生物打印的混合体 心脏组织进行适形、原位电刺激和心脏信号记录,其中 可拉伸网络格式的电子产品将被设计为可生物降解的,以匹配 再生和与嵌入式脉管系统对齐的心脏组织将使用一种新颖的方法产生 微流控生物打印策略。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Micropore‐Forming Gelatin Methacryloyl (GelMA) Bioink Toolbox 2.0: Designable Tunability and Adaptability for 3D Bioprinting Applications
Micropore™ 形成明胶甲基丙烯酰 (GelMA) Bioink Toolbox 2.0:针对 3D 生物打印应用的可设计可调性和适应性
  • DOI:
    10.1002/smll.202106357
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Yi, Sili;Liu, Qiong;Luo, Zeyu;He, Jacqueline Jialu;Ma, Hui‐Lin;Li, Wanlu;Wang, Di;Zhou, Cuiping;Garciamendez, Carlos Ezio;Hou, Linxi
  • 通讯作者:
    Hou, Linxi
A wireless spinal stimulation system for ventral activation of the rat cervical spinal cord.
  • DOI:
    10.1038/s41598-021-94047-1
  • 发表时间:
    2021-07-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Hogan MK;Barber SM;Rao Z;Kondiles BR;Huang M;Steele WJ;Yu C;Horner PJ
  • 通讯作者:
    Horner PJ
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    2022
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    2019
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    $ 20.66万
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