基金资助成果 | 我国学者在工程化心脏补片方面取得新进展

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基金资助成果 | 我国学者在工程化心脏补片方面取得新进展

资助成果

2023-01-19 来源 : Fundamental Research

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我国学者在工程化心脏补片方面取得新进展

来源：国家自然科学基金委员会工程与材料科学部

作者：丁鑫锐郭梦京赖一楠

图 CPAMC/PCA Janus水凝胶多功能心脏补片的构建策略

在国家自然科学基金项目（批准号：U21A20173、52003113、32071363）等资助下，南方医科大学邱小忠团队与侯鸿浩团队合作，在工程化心脏补片设计方面取得进展，制备了一种可用于非侵入性心肌修复和防止术后组织粘连的智能黏附性Janus水凝胶。研究成果以“智能粘附的Janus水凝胶用于无创心梗修复和预防组织粘连的研究（A smart adhesive Janus hydrogel for non-invasive cardiac repair and tissue adhesion prevention）”为题，于2022年12月12日在线发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-35437-5。

心肌梗死的发病率和死亡率常年居高不下且呈逐年上升趋势，但传统药物和介入治疗只能缓解心梗症状无法修复已经损伤的心肌组织。组织工程手段可以针对心梗后的病变特点构建工程化心脏补片重建心肌再生微环境以修复受损心肌，然而，工程化心脏补片的有创移植与术后组织粘连问题一直是阻碍心其临床应用的关键瓶颈。

本研究首次构建了一种Janus具有不对称和可逆黏附特性的多功能导电水凝胶，按需可分离的多功能导电水凝胶心脏补片用于修复心肌梗死，并预防心肌梗死后组织粘连及缝合后的继发性创伤。水凝胶的粘附层具有较强的干湿界面粘附能力，且粘接强度随粘接时间的增加而显著增加，具有类似于类组织应力-应变效应的粘附自适应加强特征。所制备的黏附水凝胶不仅可以快速黏附在湿润跳动的心脏上，避免缝合和其他有创固定方法造成的二次损伤，还可以按需实现温和的黏附分离，实现高效的心梗修复。体内外实验表明，离子导电性CPAMC/PCA Janus水凝胶可有效减少心肌梗死区ROS和炎症反应，减轻心肌梗死后的氧化应激损伤和炎性损伤。此外，CPAMC/PCA Janus水凝胶可重建梗死区与非梗死区的电信号传导，促进梗死区组织的血管再生，抑制心肌梗死区纤维化和心室重构，增强梗死大鼠的心功能。另一方面，Janus水凝胶的抗粘连层可以减少巨噬细胞的聚集，防止术后补片与胸壁的粘连，从而有利于心脏功能的修复。Janus水凝胶的粘合层可以无创的长期固定在目标组织上，避免了常见抗粘连屏障容易脱落的缺点，有效地防止了大多数手术后组织粘连的发生（图）。本文报道的智能Janus水凝胶为临床可转化心脏贴片和抗术后组织粘连屏障提供了一种新策略。