人工纳米补丁能让受损心肌再生

2011-5-23 10:02 来源: 中国科学院
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  当心脏病发作时,心壁上某些神经细胞以及保持心脏节律跳动的特殊细胞会受到损伤,外科手术无法修复这种损伤区域。据美国物理学家组织网5月19日报道,最近,美国布朗大学和印度理工学院工程人员合作,给心脏造出了一种人工纳米补丁,经实验显示能让心脏病发作所造成的损伤区域恢复功能。该研究发表在近日出版的《生物材料学报》上。

  这种人工纳米补丁是一种支架型的结构,由碳纳米管纤维和一种官方许可的聚合物材料构成。研究人员使用了一种直径约200纳米的螺旋状碳纳米管纤维,再用一种高分子的乳酸糖酵解酸聚合物将纤维编织成一片直径22毫米、厚约15微米的圆形网状纳米补丁。

  实验表明,这种人造纳米补丁能再生出天然的心脏组织细胞(心肌细胞)和神经细胞,让心脏上面的受损区域重新复活。研究人员在纳米补丁上培养心肌细胞,经4小时后其表面的心肌细胞大量增加,是长在对照样本材料(单由聚合物制成)上的5倍。5天以后,心肌细胞表面密度是对照样本的6倍。神经细胞密度在4天后也增加了1倍。

  论文合著者、布朗大学工程与整形外科副教授托马斯·韦伯斯特说,碳纳米管纤维编织的支架有弹性而且耐用,能像心脏组织那样扩展收缩,因此心肌细胞和神经细胞能在上面大量产生新细胞,使心脏局部受伤的地方再生。而且碳纳米管导电性能极佳,能很好地作为一种心脏稳定跳动所依赖的连接电路来发挥作用。这种材料未来甚至能用来造出一颗健康的心脏。

  研究人员下一步将改善支架形状以更好模拟心脏电流,制造出一种内部试管模型,以测试材料对心压和跳动节律的反应。此外支架上生长出来的心肌细胞是否具有和其他心脏组织细胞同样的功能,还需要进一步确证。

  据美国心脏病协会调查,2009年约有78.5万患者因之前心脏病造成的心肌损伤而再次心脏病发作。在有过心脏病史的人中,1/3的妇女和1/5的男人在未来6年中可能再次复发。这种方法如果成功,上百万人将从中受益。