以色列研究人员正在首次试验一种适用于生物的“心脏补丁”。它由病人自身的组织构成,有望修复心脏受损。

到目前为止,心脏病或其他疾病所导致的心脏受损只能通过心脏移植来治疗。虽然这种手段已经在过去半个世纪拯救了成千上万的生命,但它仍存在缺陷,主要是缺乏足够的器官捐献者,排斥率高以及成本高。

如果仅移植心肌受损的部分就可以治愈,那这种治疗前景可观。但研究人员目前还未得知如何能够使得被称作“心脏补丁”的替换组织导电或者让被接受者的免疫系统接纳。

根据9月份发表在Nano Letters期刊中的一篇前沿研究,以色列科学家对他们运用新技术设计制造的心脏补丁进行试验并通过添加纳米金来改善功能。纳米金能够改善补丁的导电性能。心跳是由心脏组织产生电脉冲来控制的。

尽管目前实验使用的是动物组织,但研究者称,未来有望运用接受移植的患者的人体组织制造类似的心脏补丁。这种补丁适合患者的个体需求,还可以避免免疫系统的排斥。几年后将进入临床试验。

心脏病发阻碍了血液供给心脏,同时损害或杀死受到疾病侵袭的组织。由于心脏细胞无法繁殖,而且心肌所承载的干细胞寥寥无几,因此这里的组织无法实现自我修复。和其他技术一样,研发心脏补丁的目的是为了修复心脏,而非移植心脏。

如果这一奇思妙想成为现实,它的意义将非同小可。

心脏病在西方国家是导致死亡的第一大病。如今治疗心脏病的唯一方法就是心脏移植。但是根据疾病控制预防中心的数据,目前等待器官捐献的患者中有一半都已经等了不止一年。有一半人在得病后的五年内去世。

特拉维夫大学的生物工程师塔尔•达维尔(Tal Dvir)教授自2011年起就一直用包括动物组织、胶原和纳米金在内的各种材料设计制造心脏组织。在最近的一项研究中,他和他的学生用动物组织和纳米金制造出了首个心脏补丁。达维尔在今年夏天发表的一项研究中介绍了这项技术。

制造心脏组织是为了使细胞生长在类似细胞外基质的三维支架上,这一基质可以自然支持心脏中的细胞。在研究中,研究人员从猪腹部的薄膜中为心脏补丁提取细胞外基质,这种生物材料在人体中也能找到。

由于外体会引起接受者免疫系统的反应,因此研究者从薄膜中将猪的细胞和抗原分子全部移除。然后他们将纳米金包在剩下的像鸡尾酒餐巾大小的支架上。

为了让镀金支架成为心脏补丁,研究人员将其和从老鼠体内提取的干细胞一起“种植”。一段时间过后,细胞聚合在一起形成组织,并可以产生电脉冲,自动扩张或收缩。

通过采用显微镜成像和化学以及发电测试,研究人员发现比起镀金前,心脏补丁现在看上去更像天然的心脏组织,它可以在较少的电力刺激情况下进行更有力的收缩。

“我们得到的结果很可观。”达维尔说,“我们看到了电信号,这对于心脏来说极其重要。通过镀金的心脏补丁要高级很多。”

研究人员称在心脏补丁中生长的心脏细胞需要时间来产生使它们导电的蛋白质。但对于一些心脏病患者,可能等不了那么久。而他们称,目前的心脏补丁不一样,在蛋白质产生之前,纳米金可以一直履行蛋白质的职能。

在研究完成之后,科学家将补丁移植到患有心脏病的老鼠体内。他们称,初期结果显示外表这层金极大提高了补丁从心脏健康部分导入电流的能力。

下一步是用老鼠自身的组织来制造它们需要的心脏补丁。从这一步起,研究将会慢慢转向体积更大的动物,最后实现人类临床试验。

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