一个基于聚合物的原型贴片已经被开发出来,可以用于修复心脏病发作后的心脏组织。都柏林三一学院的生物工程师说,这种贴片可以承受心脏跳动的机械要求,同时模仿心脏的电信号特性。2020年2月12日,一篇描述这项研究的论文发表在《先进功能材料》的杂志上。
排列着心脏细胞的心脏贴片可以通过外科手术修复心脏病发作后切除受损组织的患者的心脏组织,并修复婴儿和儿童的先天性心脏病。不过,三一学院网站上的一份新闻稿解释说,最终的目标是创造出无细胞贴片,可以在不损害心肌运动的情况下恢复心脏细胞的同步跳动。
以聚酯为基础的热塑性聚合物不能满足心肌的机械需求,而聚酯型热塑性聚合物主要被批准用于生物医学应用。然而,热塑性聚合物的功能可以通过其结构几何来利用。生物工程师们随后着手制作一块可以控制材料在多个方向上膨胀的贴片,并使用工程设计方法对其进行调整。
这篇论文的作者、生物医学工程助理教授Michael Monaghan说:“我们的研究是为数不多的关注传统材料的研究之一,通过有效的设计,我们可以模仿心脏依赖方向的机械运动,这种运动可以重复地维持下去。这是通过一种名为熔体电写的新方法实现的,通过与全国各地的供应商密切合作,我们能够定制工艺以满足我们的设计需求。”
熔体电写被描述为一种精细的3D打印形式,它使用电场绘制宽度为人类头发的十分之一的纤维。爱尔兰的Spraybase公司设计了一种适合熔体电写的熔体电纺仪,三一学院的研究人员用它来生产贴片。Spraybase的熔体电纺仪在2019年爱尔兰实验室奖上被评为年度创新。
贴片涂有导电聚合物聚吡咯,以在保持细胞相容性的同时提供导电性。
新闻稿称,原型贴片经受住了重复拉伸,这是心脏生物材料的主要担忧,并显示出良好的弹性,可以准确模拟心肌的关键属性。
Monaghan说,研究人员现在期待着进一步开发下一代的设计和材料,最终目的是将这种贴片应用于心脏病发作的治疗。
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