神奇的心臟“補丁”技術

材料牛注：Cyborg心臟補丁的發明使得代替受損心臟器官成為可能，并且實時對患者心臟進行遠程監控也不再是天方夜譚，心臟疾病患者未來將充滿希望。

在美國，25%以上的心臟病人都會在等待可移植心臟的過程中死去。盡管這個數字聽起來讓人沮喪，但心臟移植手術仍然處于上升趨勢。因為直到現在為止，這是病人們唯一能選擇的治療方式。

以色列特拉維夫大學創建了一個名為Cyborg的心臟修補系統。這是一項新的工程技術，該項技術有望革新心臟研究領域，仿生心臟補丁有效地結合了人體器官和工程元件。事實上，它的能力超越了人類單獨的心臟組織。這種補丁不僅能夠如同人類心臟組織一樣收縮和擴張，而且能像機器一樣控制其自身運作。

這項發明是由特拉維夫大學的生物技術系，材料科學與工程系和納米科學與納米技術中心的Tal Dvir教授以及Ron Feiner博士所創造的。他們的研究近期發表在《Nature Materials》期刊上。

科幻小說以科學的形式變為現實

“心臟補丁的出現使得我們將電子元件與活性組織結合了起來。”Dvir教授表示，“這聽起來非常科幻，但是確實已經出現了，我們期望它能夠讓我們在心臟組織的研究向前邁進一大步。”

“到目前為止，我們僅僅制造了有機心臟組織，但結果喜憂參半。現在我們已經制造出可存活的仿生組織，這確保了心臟組織是能夠正常運行的。”

在過去五年中，Dvir教授的組織工程和再生醫學實驗室對于心臟的研究一直位于世界前沿。他們可以利用復雜的納米技術工具來開發由于心肌梗死和心臟疾病所造成的永久性損壞組織的功能替代品。新的Cyborg心臟補丁不僅能夠取代有機組織，而且還能確保它能夠通過遠程的方式來監控病人的狀況。

“我們首先要確保細胞能夠在補丁內收縮，這就是為什么要用有機材料。”Dvir博士說，“但是同樣重要的是，我們需要去核實補丁內究竟發生了什么，并且據此調節它的機能。我們仍然希望能夠從補丁內釋放藥物，并直接作用于心臟，從而提高其與主體的結合度。

對于新的仿生補丁，Dvir博士和他的團隊設計了適合移植的厚仿生組織。工程組織的電子特性是感知組織功能，并且提供相應的電刺激。此外，電活性聚合物被集成到電子設備上。在激活時，這些聚合物能夠釋放藥物，例如生長因子或所需小分子。

實時心臟治療

“試想一下，一個病人只是坐在家中，感覺不舒服。”Dvir博士說道，“它的醫師將能夠實時地登錄電腦并且查閱患者的病例。他可以查看由工程組織中植入的傳感器遠程發送的數據，并且由此準確的評定它的病人應該如何去做。他可以適當地干預心臟搏動，并且為遠處的再生組織激活藥物。”

“心臟補丁的長期目標是能夠調節其自身優勢，換句話說就是如果它檢測到炎癥，它就會釋放出反炎癥的藥物；如果它感應到氧氣不足，它就會釋放分子為心臟補充血紅細胞。

Dvir博士目前正在研究如何將他的實驗觀念應用于大腦與脊髓的神經疾病的治療中去。

“確切的來說，這是一個突破。”Dvir博士說，“但是我不建議暴食芝士漢堡或停止運動，該項技術投入實際應用或許還需要一些時間。與此同時，一個健康的生活方式仍然是保持心臟健康的最好的方式。”

本文參考地址：Cyborg cardiac patch may treat the diseased heart

本文由編輯部王宇提供素材，周睿毅編譯。