تزریق ژل برای درمان نارسایی های قلبی
در طول یک حمله‌ی قلبی، لخته‌ها یا شریان‌های تنگ باعث مسدود شدن جریان خون می‌شوند. با این حال این پایان داستان نیست و حتی پس از مداوا، بیمار با عارضه‌هایی روبرو خواهد بود. با باریک شدن دیواره‌های قلب، اندام‌ها بزرگ‌تر شده و بافت‌ها زخمی می‌شوند. اگر هیچ اقدام درمانی در این راستا صورت نگیرد بیمار به تدریج دچار نارسایی قلبی می‌شود. در حال حاضر دانشمندان توانسته‌اند اثر تزریق ژل را در بدن حیوانات بررسی کنند. به این ترتیب که با تزریق ژل به قلب آن‌ها مناطق ضعیف، تقویت شده و مانع از بروز نارسایی قلبی شوند.
بنا به گزارش انجمن قلب آمریکا، سالانه ۷۵۰/۰۰۰ نفر در ایالات متحده دچار حمله‌ی قلبی می‌شوند و بیش از ۵ میلیون نفر در این کشور با نارسایی قلبی زندگی می‌کنند که نشانه‌های آن از خستگی و تنگی نفس گرفته تا مرگ تدریجی است. "جیسون ای. بوردیک" سرپرست یک گروه مطالعاتی و عضو دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: "نارسایی قلبی معضل مهمی است که روش‌های درمانی چندانی برای مقابله با آن لحاظ نشده است."
درمان‌های پیش روی فعلی شامل تغییرات سبک زندگی، مصرف دارو، ایمپلنت یا پیوند قلب است. بوردیک در ادامه توضیح می‌دهد که روش‌های موجود، اغلب پاسخ رضایت‌بخشی نمی‌دهند. به خصوص پیوند قلب که امکان انجامش به سختی ممکن می‌شود. از این رو دانشمندان به دنبال روش‌های درمانی دیگری هستند. به عنوان مثال، محققان در دیگر موسسات، با انجام آزمایش بر روی حیوانات، سلول‌هایی را به بخش آسیب دیده‌ی قلب آن‌ها تزریق کردند تا آن را ترمیم کنند. در این آزمایش، محققان به منظور جلوگیری از نشت سلول‌ها، آن‌ها را به "هیدروژل"های زیست تخریب پذیر تعبیه می‌کردند. هیدروژل شامل شبکه‌ای از زنجیره‌های پلیمری متورم از آب است که قوام یافتگی ژل را دارد. در حین این بررسی، دانشمندان متوجه‌ی نکته‌ی عجیبی شدند: وقتی که برای آزمایش‌های کنترلی از هیدروژل فاقد سلول استفاده کردند، قلب حیوانات مورد آزمایش عملکردی رو به بهبود از خود نشان داد.
بر اساس این یافته‌ها، تعداد انگشت‌شماری از آزمایشگاه‌های حاضر در حال بررسی اثرات درمانی هیدروژل هستند. بوردیک در این خصوص می‌گوید: "شناخت روند درمانی این روش امر مهمی به شمار می‌آید. چرا که این شیوه با روش‌های درمانی فعلی تفاوت زیادی دارد." علاوه بر این، بسته به نوع نیاز بیماران می‌توان از انواع مختلف هیدروژل استفاده کرد.
در برخی از روش‌های درمان حمله‌ی قلبی از عمل جراحی قلب استفاده می‌شود که در آن قفسه‌ی سینه باز می‌شود. اما با تزریق دو ماده‌ی هیدروژل به بافت آسیب دیده به وسیله‌ی یک کاتتر بلند از طریق پوست، می‌توان گزینه‌ی عمل جراحی باز را حذف کرد.
بوردیک به همراه دیگر همکاران خود مشغول بررسی این تکنیک مشابه و کم تهاجمی (minimally invasive) هستند. تیم کاری او با شناسایی پارامترهای مفید در درمان بیماران مبتلا به حمله‌ی قلبی، یک گام جلوتر از بقیه قرار گرفته است و در مرحله‌ی بعدی کار خود، به طراحی هیدروژل‌ها بر اساس دانسته‌های خود خواهد پرداخت. به عنوان مثال، این گروه هیدروژلی تولید کرده است که پس از تزریق، بین زنجیره‌های پلیمر، اتصال‌های عرضی برقرار می‌کند. هیدروژل حاصل از این روش مقاومت بیشتری نسبت به ژل‌های بدون اتصال دهنده‌های عرضی دارد.
هیدروژل معمولی (تصویر سمت چپ) - هیدروژل حاوی اتصال دهنده‌های عرضی(تصویر سمت راست)
در واقع، ژل ساخته شده توسط تیم بوردیک در میان دیگر هیدروژل‌های موجود، محصولی منحصر به فرد است که با بهره‌گیری از استحکام مکانیکی خود، از منطقه‌ی آسیب دیده حفاظت می‌کند. طی آزمایشی که روی گوسفند انجام شد، این ژل برای مواردی چون باریک شدن دیواره‌ی قلب، آسیب بافت و بزرگ شدن قلب ایجاد محدودیت می‌کرد. این ژل‌ها با حفظ اندازه‌ی اندام، میزان نشت خون از دریچه‌ی میترال قلب را کاهش می‌دهند. این مزایا کمک می‌کند که توانایی قلب برای پمپاژ خون حفظ شده و نارسایی آن رفع شود.
مواد مورد استفاده‌ی این گروه، بر پایه‌ی نوعی مولکول قند روی هیالورونیک اسید (HA) ساخته شده است که به طور طبیعی در بدن تولید می‌شود. محققان با اتصال گروه‌های آدامنتان و سیکلودکسترین به مولکول‌های HA خواص آن را اصلاح کردند تا ژل‌ها بتوانند از طریق کاتتر جریان پیدا کنند. ضمن این که با افزودن گروه‌های تیول و متاکریلات اقدام به مقاوم ساختن هیدروژل کردند. آن‌ها امیدوار هستند که با به پایان رسیدن مراحل شکل‌گیری هیدروژل و روش انتقال آن، با همکاری یک شرکت سازنده‌ی کاتتر بتوانند این محصول را راهی بازار کنند. طراحی هیدروژل حاوی دارو و سلول، برای ترمیم بافت‌های قلبی، از دیگر مواردی است که تیم بوردیک و دیگر گروه‌های تحقیقاتی روی آن فعالیت می‌کنند.