Сердечно-сосудистые заболевания являются ведущей причиной заболеваемости и смертности в мире и представить весомый социально-экономическое бремя на уже напряженным глобальной системы здравоохранения 1,17. Сердечная тканевая инженерия имеет два различных целей: (1) регенерировать поврежденную миокарда после ишемической болезни или кардиомиопатии или (2) для создания высокой точностью модель сердца для экстракорпорального скрининга лекарственных средств или моделирования заболевания.
Сердце представляет собой сложный орган, который должен работать постоянно поставлять кровь к телу. Плотно упакованные ламинарные структуры кардиомиоцитов и поддерживающих тканей расположены в спиральных узоров всей сердечной стенки 18,19. Сердце также электромеханическим в сочетании 20 в высоко скоординированным образом, чтобы эффективно при извлечении крови в организме 21. Несколько крупных препятствия остаются нерешенными, однако, прежде чем сложный дизайн природы можно надежно воспроизводятся в пробирке.Во-первых, хотя надежные методы кардиомиоцитов дифференциации продолжают разрабатываться 22, HPSC-КМ-прежнему демонстрируют довольно незрелых фенотипы. Их электромеханические свойства и морфология наиболее близко соответствуют уровни плода 23. Во-вторых, когда, содержащихся в традиционных условиях культивирования, как стволовых клеток, полученных и первичные кардиомиоциты не в состоянии собрать в родные, ткани-подобных структур. Напротив, клетки становятся ориентированы случайным образом и не проявляют полосчатой форме стержня внешний вид взрослого миокарда 24.
Внеклеточного матрикса (ECM) среда, с которой взаимодействуют клетки играет важную роль во многих клеточных процессах 11,13,25. ЕСМ состоит из сложных, четко определенных молекулярных и топографических сигналы, которые значительно влияют на структуру и функцию клеток 6,26. В самом центре, сотовой выравнивание внимательно следит за основной нанометровом масштабе ECM волокна 2. Воздействие этих nanotopographческих сигналы на клетки и функции ткани, однако, далеко не полностью изучены. Предварительные исследования клеток-биоматериал взаимодействия нанометрового масштаба, указывают на потенциальную важность и влияние субмикронных топографических киев для ячейки сигнализации 27, адгезии 28-30, рост 31 и дифференциации 32,33. Тем не менее, в связи с трудностью в разработке воспроизводимые и масштабируемые nanofabricated субстраты, такие исследования не могли воспроизвести несколько масштабных клеточные эффекты в комплекса в естественных условиях окружающей среды ECM. В этом протоколе, простой и экономически эффективный метод нанофабрикации производить клеточных культур строительные леса, имитирующие родной выравнивание сердечной ECM волокна описывается, что позволяет для широкого круга новых исследований кардиомиоцитов биоматериал взаимодействий. Понимание того, как кардиомиоциты взаимодействовать с наноразмерными ECM среды может позволить для способности контролировать клеточный поведение более точно имитировать родной ткани функцийТион. Кроме того, клеточные монослои являются упрощенная экспериментальная система по сравнению с 3D структур, но все еще демонстрируют сложную многоклеточных поведение для проницательных исследований и функциональной скрининга 2,34-36. Наконец, такие каркасы могут быть использованы для улучшения клеточной функции трансплантата при имплантации в сердце для восстановительных целей 37.