心臟補片可以限制心臟病發作後的肌肉損傷

帶有計算機優化補丁的心臟（左起第二列）重塑得更少，那些完全沒有補丁的那些（最左邊的列）和用不理想的屬性修補的心臟（右列）。

圖片來源：布朗/復旦/蘇州大學

研究人員設計了一種新型膠粘貼片，可以直接放在心臟上，有朝一日可以幫助減少心臟病發作後心肌的拉伸。

該貼劑由水基水凝膠材料製成，使用心臟功能的計算機模擬開發，以微調材料的機械性能。一項針對大鼠的研究表明，該貼片可有效預防左心室重塑 - 心臟肌肉在心臟病發作後常見，並可降低心臟主要泵室的功能。該研究還表明，計算機優化的貼片優於貼片，其機械特性是在臨時基礎上選擇的。

該研究發表在「 自然生物醫學工程」上，是布朗大學工程學院計算機建模與力學研究人員，復旦大學心臟病學研究人員和東吳大學材料科學家的合作。

「心臟病發作後心臟難以恢復的部分原因是它必須繼續抽血，」布朗工程學教授和該論文的共同作者高華建說。「這裡的想法是為受損組織提供機械支撐，這有望使它有機會癒合。」

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任何研究。結果，潛在貼片的厚度和剛度變化很大。高說，讓這些房產正確非常重要。

「如果材料硬或硬，那麼你可以限制心臟的運動，使其不能擴展到它所需的體積，」他說。「但如果材料太軟，那麼就無法提供足夠的支撐。所以我們需要一些機械原理來指導我們。」

為了開發這些原理，研究人員開發了一種心臟跳動的計算機模型，當心臟固定在心臟外部時，它捕獲了心臟本身和貼片的機械動力學。負責建模工作的Brown的研究生Yue Liu表示，該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。「然後我們在外面應用我們的貼片來看看它是如何影響這個功能的，以確保貼片不會限制心臟。第二部分是模擬心肌梗塞後心臟如何重塑，那麼我們可以看看需要多少機械支持才能阻止這一過程。「

有了這些物業，該團隊轉向布朗博士雷陽的生物材料實驗室。畢業於蘇州大學和中國河北工業大學教授。Yang和他的團隊開發了一種由食品澱粉製成的水凝膠材料，可以匹配模型的特性。材料的關鍵在於它是粘彈性的，這意味著它結合了流體和固體特性。它具有高達一定應力的流體特性，此時它會凝固並變得更硬。研究人員說，這使得這種材料既適合心臟的運動，也可以提供必要的支持。

這種材料也很便宜（研究人員說，補丁花費不到一分錢）並且易於製作，實驗表明它是無毒的。嚙齒動物研究最終表明它可有效減少心臟病發作後的傷害。

「該貼片在心肌梗塞後（即心肌細胞大量死亡）提供了幾乎最佳的機械支撐，」中國復旦大學心臟病學研究員孫寧和一位研究合著者說。「[它]保持了更好的心輸出量，從而大大減少了剩餘心肌細胞的過載和心臟不良重塑。」

生化標誌物顯示該貼片減少了心臟病發作損傷組織中的細胞死亡，瘢痕組織積聚和氧化應激。

研究人員說，需要進行更多的測試，但最初的結果很有希望最終用於人體臨床試驗。

「它是否適用於人類還有待觀察，但它非常有前景，」高說。「我們現在沒有任何理由認為它不起作用。」

（來源：布朗大學）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！