Nature Medicine：中國科學(xué)家研發(fā)出可改善心臟功能和組織修復(fù)的心臟外膜裝置

來源：生物探索作者：人氣：-發(fā)表時間：2021-03-25 12:52:00【大中小】

如今，心血管疾病是威脅人類生命的最常見疾病，具有高患病率、高死亡率的特點，而心力衰竭(HF)是心血管疾病的晚期癥狀，在全球范圍內(nèi)占相當大的發(fā)病率和死亡率。盡管采取了多種治療策略，包括藥物治療、左心室輔助裝置、人工心臟和心臟移植，但心梗后心力衰竭的進展仍然是不可逆的。基于此，一種新型修復(fù)措施應(yīng)運而生：心臟“創(chuàng)口貼”——心臟補片。

目前公認的心臟補片包括細胞負荷補片和無細胞補片。盡管細胞負載貼片取得了一些進展，但接種細胞的低保留率和植入率一直是一個主要問題。相反，無細胞貼片易于定制且實用，有望用于臨床。水凝膠、納米顆粒和載藥支架可持續(xù)釋放治療試劑以促進心臟修復(fù)，然而這些構(gòu)建體的功效和穩(wěn)定性有待增強。有研究表明一種稱為Therepi的可補充給藥的灌注治療試劑可輕松、連續(xù)地進入心臟，但忽略了心臟修復(fù)的其他重要因素，如機械刺激，炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)和促血管生成效應(yīng)。迄今為止，還沒有能同時對梗塞心肌發(fā)揮綜合治療作用的心臟補片。

2021年3月15日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院與東華大學(xué)合作，在出版的《自然—醫(yī)學(xué)》上發(fā)表了題為“A perfusable, multifunctional epicardial device improves cardiac function and tissue repair”的文章，研究闡述了一種可灌注、多功能心外膜裝置，可改善心臟功能和組織修復(fù)。

研究人員設(shè)計了一種可灌注的多功能心外膜裝置（PerMed），該裝置由可生物降解的彈性貼片（BEP）、可滲透的分層微通道網(wǎng)絡(luò)（PHM）和能夠從皮下植入泵中輸送治療藥物的系統(tǒng)構(gòu)成。BEP植入心外膜后主要為心室重構(gòu)提供機械刺激，而PHM則促進血管生成并允許修復(fù)細胞的浸潤。

研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)：PGS/聚己內(nèi)酯(9:1)制成的 BEP具有均勻的厚度和光滑的表面，之間無明顯的分離。而由PCL和PCL/明膠(3:1)制成的PHM具有多級仿生結(jié)構(gòu)，包括多層互連分支網(wǎng)絡(luò)，在通道壁中具有許多開放且均勻的可滲透微孔。而在機械性能上，BEP與正常心臟組織相似，具有良好的彈性、疲勞耐久性和很小的滯后現(xiàn)象。PCL和PCL/明膠(3:1)制成的PHM具有良好的彈性和抗疲勞性，能夠承受動態(tài)變形，并在長期心外膜應(yīng)用期間保持管狀結(jié)構(gòu)。

同樣，在生物相容性能方面，PCL/明膠(3:1) PHMs比其他PHMs具有更高的活細胞比率，細胞也很好地附著在聚己內(nèi)酯/明膠(3:1)多孔膜上，并形成類似于微通道的三維(3D)結(jié)構(gòu)。同時，脂肪干細胞和脂肪源干細胞可以在所有三種具有相似細胞活力的胚胎干細胞上良好生長。

隨后，研究人員將PerMed植入到心梗模型中，比較了各組的存活率和心臟功能。試驗結(jié)果表明在心肌梗死大鼠模型中，植入PerMed改善了心室功能。當與皮下泵相連時，PerMed可使血小板源性生長因子-BB有針對性、持續(xù)且穩(wěn)定地釋放，與沒有該泵的設(shè)備相比，其可增強心臟修復(fù)的功效。研究人員還驗證了在豬中進行微創(chuàng)外科PerMed植入的可行性，證明了其具有臨床轉(zhuǎn)化和治療心臟病的潛力。