可注射水凝膠或成心衰治療新方案
隨著新型生物材料及器械的快速發(fā)展,將水凝膠等生物材料精準(zhǔn)植入心衰患者心肌壁內(nèi),可減小心肌應(yīng)力,緩解心肌持續(xù)損傷,促進(jìn)組織再生,有望成為心衰的新型治療方案。將可注射水凝膠以一種微創(chuàng)的方式植入體內(nèi),還可避免開(kāi)胸手術(shù)對(duì)患者造成巨大創(chuàng)傷,具有臨床應(yīng)用前景和優(yōu)勢(shì)。
◎芶文涵 陳 科
心衰是心力衰竭的簡(jiǎn)稱,表現(xiàn)為心臟收縮或舒張功能障礙、心臟供血功能減退,無(wú)法提供身體所需血流,是一種高發(fā)病率、高死亡率、高住院率的心血管疾病。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全世界約有4000多萬(wàn)名心衰患者,而我國(guó)則有1000多萬(wàn)名心衰患者。心衰統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,約50%的嚴(yán)重心衰患者確診后會(huì)在5年內(nèi)死亡。
(資料圖)
近日,四川大學(xué)王云兵教授課題組在《先進(jìn)醫(yī)療材料》期刊發(fā)表綜述文章,詳細(xì)總結(jié)了心衰的病理生理機(jī)制及用于心衰治療的各種類型的可注射水凝膠。
心衰有哪些治療方法?同其他方法相比,可注射水凝膠療法治療心衰有哪些優(yōu)點(diǎn)?該療法未來(lái)發(fā)展方向如何?帶著這些問(wèn)題,記者采訪了相關(guān)專家。
可注射水凝膠治療心衰從兩方面發(fā)揮作用
目前,針對(duì)心衰治療的臨床方案主要包括藥物、心臟輔助裝置與心臟移植術(shù)。
王云兵介紹,藥物治療主要著眼于降低血壓、增加心肌收縮力、抑制交感神經(jīng)活性等,可有效減輕患者癥狀,但長(zhǎng)期服藥效果有限且伴隨藥物副作用。
心臟輔助裝置可改善患者的血流動(dòng)力學(xué),但有發(fā)生并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn),如栓塞和感染等;心臟移植術(shù)是目前對(duì)終末期心衰患者最有效的治療方法,但存在供體不足和免疫排斥等問(wèn)題。
在這樣的背景下,可注射水凝膠療法應(yīng)運(yùn)而生??勺⑸渌z治療心衰是基于組織工程和再生醫(yī)學(xué)先進(jìn)理念發(fā)展出的一種新方法。水凝膠作為一種三維親水聚合物網(wǎng)絡(luò),具有獨(dú)特的生物相容性,其結(jié)構(gòu)與性能能夠很好地模擬心臟細(xì)胞外基質(zhì)。
王云兵表示,隨著新型生物材料及器械的快速發(fā)展,將水凝膠等生物材料精準(zhǔn)植入心衰患者心肌壁內(nèi),可減小心肌應(yīng)力,緩解心肌持續(xù)損傷,促進(jìn)組織再生,有望成為心衰的新型治療方案?!皩⒖勺⑸渌z以一種微創(chuàng)的方式植入體內(nèi),還可避免開(kāi)胸手術(shù)對(duì)患者造成巨大創(chuàng)傷,具有臨床應(yīng)用前景和優(yōu)勢(shì)?!彼f(shuō)。
據(jù)了解,用于心衰治療的可注射水凝膠分為純水凝膠、基于細(xì)胞外基質(zhì)的水凝膠、裝載干細(xì)胞及外泌體的水凝膠、裝載基因的水凝膠、裝載各類治療性物質(zhì)的水凝膠和導(dǎo)電水凝膠6類。
細(xì)胞外基質(zhì)對(duì)維持心肌組織的結(jié)構(gòu)和功能完整性具有至關(guān)重要的作用,其過(guò)度降解就會(huì)導(dǎo)致心梗后心室的不良重塑。近年來(lái),心臟組織工程領(lǐng)域出現(xiàn)了許多用于心臟組織修復(fù)和再生誘導(dǎo)的模擬細(xì)胞外基質(zhì)的水凝膠。其中,脫細(xì)胞水凝膠和重組膠原蛋白水凝膠作為可注射生物材料,得到了極大關(guān)注。
目前,可注射水凝膠治療心衰主要從兩方面發(fā)揮作用,一方面是為心室壁提供機(jī)械支撐。水凝膠的三維骨架結(jié)構(gòu)可增加心室壁厚度、降低心室應(yīng)力、限制收縮張力并改善心肌重塑,從而改善心功能。另一方面,水凝膠通過(guò)仿細(xì)胞外基質(zhì)和心肌微環(huán)境來(lái)進(jìn)一步發(fā)揮其治療及修復(fù)再生的功能。水凝膠可以很好地模擬細(xì)胞外基質(zhì)、降低炎癥因子的表達(dá)、抑制細(xì)胞凋亡,從而抑制心肌纖維化等。
應(yīng)用前景廣闊但仍需攻克難題
談到可注射水凝膠療法的創(chuàng)新研究,王云兵表示,該療法的創(chuàng)新研究主要圍繞其力學(xué)性能和功能化展開(kāi)。降低心室壁應(yīng)力被視為治療心衰的基礎(chǔ),目前美國(guó)、以色列等國(guó)均在積極開(kāi)展心衰治療水凝膠材料及器械的研發(fā)?!懊绹?guó)公司研發(fā)的一種水凝膠產(chǎn)品已獲得歐盟認(rèn)證,但因其采用外科開(kāi)胸方式植入水凝膠,手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大且患者耐受性差?!彼f(shuō)。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究已取得突破性進(jìn)展?!拔覀冄邪l(fā)出了成膠時(shí)間及強(qiáng)度可控的海藻酸鹽基水凝膠,及兼具力學(xué)支撐和誘導(dǎo)心臟組織再生修復(fù)功能的新型人源化膠原蛋白基水凝膠,分層次實(shí)現(xiàn)了力學(xué)性能可控及誘導(dǎo)心肌組織再生修復(fù)?!蓖踉票硎?,他們課題組通過(guò)心臟力學(xué)仿真模擬技術(shù),確定了個(gè)性化水凝膠注射方案,從而將水凝膠材料經(jīng)心內(nèi)膜安全精準(zhǔn)植入心衰患者心肌壁內(nèi)。
談到可注射水凝膠療法未來(lái)的發(fā)展前景時(shí),王云兵指出,水凝膠還可以作為干細(xì)胞以及多種藥物的遞送平臺(tái),針對(duì)心衰不同病理階段面臨的問(wèn)題,靶向性遞送相關(guān)治療性藥物。
盡管可注射水凝膠療法在心衰治療研究中已初步取得了顯著成效,但要確保其在臨床應(yīng)用中的安全性和穩(wěn)定性,仍有一些難題需要進(jìn)一步攻克,包括水凝膠可注射性與機(jī)械強(qiáng)度之間的矛盾、調(diào)控水凝膠介入治療的時(shí)間點(diǎn)、水凝膠植入劑量及植入部位等。
王云兵表示,為進(jìn)一步增強(qiáng)可注射水凝膠修復(fù)受損心肌組織的能力,需提高水凝膠基質(zhì)與細(xì)胞間的相互作用,并加強(qiáng)智能響應(yīng)水凝膠的開(kāi)發(fā)。
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