心臟貼片可以限制心臟病發(fā)作后的肌肉損傷

研究人員設計了一種新型的粘性貼片，可以直接貼在心臟上。有一天，它可以幫助減少心臟病發(fā)作后心肌的拉伸。

該貼片由水基水凝膠材料制成，該材料通過計算機模擬心臟功能來開發(fā)，以微調(diào)材料的機械性能。一項對大鼠的研究表明，該貼劑能有效預防左心室重構(gòu)——心肌在心臟病發(fā)作后很常見，并能降低心臟主泵室的功能。研究還表明，計算機優(yōu)化補片優(yōu)于補片，其力學特性是臨時選擇的。

這項研究發(fā)表在《自然生物醫(yī)學工程》上，是布朗大學工程學院計算機建模和力學研究人員、復旦大學心臟病專家和東吳大學材料科學家的合作成果。

該論文的合著者、布朗工程學院教授高華健說：“心臟病發(fā)作后心臟無法恢復的部分原因是它必須繼續(xù)抽血?！斑@里的想法是為受損組織提供機械支撐，這有望給它一個愈合的機會?！?

研究人員表示，之前的研究表明，機械貼片可能是有效的，但沒有人對這種貼片的最佳機械性能進行過任何研究。因此，潛在補片的厚度和剛度變化很大。高說，把這些屬性做好是非常重要的。

他說：“如果材料堅硬或堅硬，那么你可以限制心臟的運動，這樣它就不能膨脹到所需的體積?！暗绻牧咸洠蜔o法提供足夠的支撐。所以我們需要一些機械原理來指導我們?！?

為了發(fā)展這些原理，研究人員開發(fā)了一種心臟跳動的計算機模型，它可以捕捉心臟本身的機械動力學，以及心臟固定在心臟外時的補片。布朗大學負責建模的研究生劉悅說，模型有兩個關鍵部分。

“一部分是模擬正常的心臟功能——擴張和收縮，”劉說?！叭缓笪覀儼盐覀兊馁N片貼在外面，看看它對這個功能有什么影響，這樣就能保證貼片不會限制心臟。第二部分是模擬心肌梗死后心臟是如何重塑的，這樣我們就可以看到需要多少機械支持才能阻止這個過程?！?

有了這些特性，研究小組轉(zhuǎn)向了布朗博士在雷陽的生物材料實驗室。畢業(yè)于蘇州大學，中國河北工業(yè)大學教授。楊和他的團隊開發(fā)了一種由食物淀粉制成的水凝膠材料，可以與模型的特征相匹配。材料的關鍵是它是粘彈性的，這意味著它結(jié)合了流體和固體的特性。在一定的應力下，它具有流體特性，此時它會凝固并變得更硬。研究人員說，這使得這種材料適合心臟的運動，并提供必要的支持。

這種材料也很便宜(研究人員說這種貼片的價格不到一便士)，而且很容易制作。實驗表明它是無毒的。嚙齒動物研究最終表明，它可以有效減少心臟病發(fā)作后的傷害。

中國復旦大學心臟病學專家、合著者孫寧說：“這種貼片幾乎提供了心肌梗死后(即大量心肌細胞死亡)最好的機械支持?！癧它]保持了更好的心輸出量，從而大大減少了剩余心肌細胞的超負荷和心臟的不良重塑?！?

生化標記顯示，該貼劑減少了心臟病發(fā)作受損組織中的細胞死亡、疤痕組織積累和氧化應激。

研究人員表示，還需要更多的測試，但初步結(jié)果有望最終用于人類臨床試驗。

“它是否適合人類還有待觀察，但很有希望，”高說?！拔覀儧]有理由認為它現(xiàn)在不起作用?！?

標簽：