
想像一下这样的情景:银色的纳米线和橡胶聚合物镶嵌的电网包裹住衰竭的心脏,为整个心室提供机械支持和电脉冲的刺激。这是来自韩国首尔国立大学(Seoul National University)的Jinkyung Park、Suji Choi和同事们在本期的《转化医学》(Translational Medicine)杂志上为人们展示的图景。该杂志隶属《科学》杂志系列,主要关注基础研究从实验室发现转变为临床应用的过程。
健康心脏的跳动是由同步电传导系统维持调控的。对于心脏病或者心力衰竭患者,受损的心肌破坏了心脏的电传导系统。通常这样的心脏需要专用的起搏器来重建电传导。但起搏器只能对特殊的点发出电脉冲,而不能帮助受损心脏回复完整的电信号。

心脏起搏器只能对特定的受损点位发挥作用
波士顿贝斯以色列女执事医疗中心(BethIsrael Deaconess Medical Center,BIDMC)和韩国首尔国立大*联学**合进行了这项研究。他们设计的这个心脏电网是心脏起搏器的升级版。Park和Choi主导研发的心脏电网运用了新型弹性导电纳米材料,对不同心*独脏**特的三维形状都能够完美贴合,从而为整个心室提供同步电刺激。
BIDMC的心血管部门研究员Hye Jin Hwang是文章的通信作者。他表示:“在设计中过程中,我们想要一种与心脏组织十分类似的材料:既有弹性,又要有强导电性能。”他的小组和首尔国立大学的纳米材料专家Taeghwan Hyeon博士,以及擅长弹性装置的Dae-Hyeong Kim博士合作,联合研发这种新的纳米复合材料。

Dae-Hyeong Kim博士的团队研制的血管支架,具有柔软、导电的特点,还可以对药物释放进行监控。再次基础上,他们已开发出可用于“心脏电网”的全新装置。
在为期两个月的动物实验中,电网使受损的大鼠心脏恢复张弛,降低了心室压力,增强了心脏的收缩功能,同时消除了心室性心律失常。下一步,研究者们将在大型哺乳动物身上,对心脏电网装置的长期有效性进行评估。最终目标将是针对心脏病患者的临床应用。
“这项研究的重要意义在于,电网装置精确模仿了正常心脏跳动的生理功能。” 哈佛大学医学院副教授彼得·J ·吉姆特鲍姆(Peter J. Zimetbaum)评价道,他同时还担任BIDMC医疗中心副主任和临床心脏病医学主任。
“对心脏进行全包围已不是什么新概念,但是心脏电网技术重建及模拟了生理学机能,装置精巧,但力量强大。这是个创新的生理机能恢复方案,为精密的工程学和复杂的医学相结合提供完美的范例。”吉姆特鲍姆对这项技术非常看好,并表示将加速推动该技术向临床应用的转化。
资料来源:
Science Translational Medicine 2016年6月22日刊 :Electromechanical Cardioplasty Using a Wrapped Elasto-Conductive EpicardialMesh.
BIDMC新闻通稿: NewElectric Mesh Device Gives the Heart an Electromechanical Hug