可注射的绷带可以修补破碎的心

用可注射的组织绷带修复受损的器官可能只需要一次心跳……
8月16日
通过史蒂夫贝恩

心脏补丁

心脏补丁

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多伦多大学的科学家称,一种可注射的绷带可能很快就能治疗受损的心脏。

心脏损伤,如心脏病发作后可能出现的撕裂,是一种严重且可能致命的疾病,需要手术修复。

在过去的二十年里,科学家们在用于器官修复的工程实验室培养组织方面取得了惊人的进展。这些组织修复补丁是由无毒的、可生物降解的支架组成的,活细胞生长在支架上。然后将贴片直接放置在撕裂处,随着时间的推移,支架会降解,留下健康的组织。

然而,使用组织修复贴片的一个关键挑战是它们的植入需要侵入性手术。对于器官受损的患者来说,这种手术的潜在风险往往大于益处,尤其是那些患有心脏病的患者。

Milica Radisic教授认识到,优化修复贴片的递送是确保患者安全有效使用的关键。因此,她的团队开始致力于开发血管芯片,这是一种可注射的贴片,可以通过锁孔手术直接送到心脏。

受到计算机芯片制造的复杂性的启发,这项研究的第一作者迈尔斯·蒙哥马利(Miles Montgomery)花了三年时间完善血管芯片的设计。关键的挑战是创造一种结构,使贴片能够“记住它的形状”,这意味着它可以在注射后展开并覆盖受损区域。

AngioChip的手工3D支架由一系列薄的弹性层组成,类似于计算机微芯片。这种复杂的微观结构使贴片在穿过一根1毫米的针后恢复原来的形状。
除了这种“形状记忆”,研究人员还需要测试他们的支架是否具有生物相容性——换句话说,它能否支持功能性组织细胞的生长?

为了验证这一点,将支架浸泡在含有功能性人类心脏细胞(称为心肌细胞)的液体中。令人欣慰的是,这些细胞很快附着在支架的各个层上,并开始像在人体中一样生长和运作——它们甚至有节奏地跳动。

然后将血管芯片注射到猪和大鼠受损的肝脏和心脏组织中。这项令人兴奋的研究结果发表在自然材料研究表明,血管芯片展开后的大小与植入的修复贴片相同,最重要的是,植入的细胞在注射后仍能保持其功能,这意味着它们可以修复受损的器官。此外,该研究还表明,将贴片注射到心脏病发作后的大鼠心脏中可以改善心脏功能。

尽管在临床试验开始之前还有很长的路要走,但注射血管芯片为非侵入性组织修复奠定了基础。

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