MIT可编程心脏贴片：心肌梗死后组织修复的突破性疗法

心脏病一直是全球范围内的主要健康威胁，而心肌梗死（心脏病发作）后心脏组织的不可逆损伤更是导致患者长期健康问题的主要原因。麻省理工学院的研究人员最近开发出一种革命性的可编程药物递送贴片，为解决这一临床难题提供了全新的思路和方法。

创新背景与临床需求

当患者经历严重的心肌梗死时，受损的心脏组织往往无法有效再生，导致心脏功能的永久性丧失。目前的标准治疗方法如搭桥手术虽然可以改善心脏血流，但无法修复已经受损的心肌组织。这种功能缺失会严重影响患者的生活质量，并增加后续心血管事件的风险。

"当患者经历严重心肌梗死时，受损的心脏组织无法有效再生，导致心脏功能的永久性丧失。受损组织不会自行恢复，"麻省理工学院科赫癌症整合研究所的主要研究员Ana Jaklenec解释道。"我们的目标是恢复这种功能，帮助心肌梗死患者获得更强壮、更有弹性的心脏。"

MIT团队开发的这一创新系统由两部分组成：生物相容性水凝胶基质和嵌入其中的可编程药物微颗粒。这些微颗粒类似于带有小盖子的微型咖啡杯，由聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）制成，内部可封装药物。

研究人员通过改变用于制造盖子的聚合物的分子量，精确控制这些微颗粒的降解速度，从而实现对药物释放时间的编程。针对心脏修复的需求，他们设计了在植入后第1-3天、第7-9天和第12-14天分批释放药物的微颗粒。

"当组织再生时，它遵循一个精心安排的时间序列，"Jaklenec补充道。"Wang博士创建了一个系统，在身体自然愈合过程的恰当时机，以正确的顺序释放关键成分。"

这种贴片包含三种针对心脏修复不同阶段的药物，形成一个协同的治疗方案：

这些微颗粒被嵌入到由海藻酸钠和聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）制成的薄而坚韧的水凝胶片中，这种材料类似于隐形眼镜，具有良好的生物相容性，最终会在体内降解。在本次研究中，研究人员创建了仅几毫米大小的微型贴片。

"我们将这些微颗粒阵列封装在水凝胶贴片中，然后可以将其手术植入心脏，"Wang解释道。"通过这种方式，我们实际上是将治疗方案编程到这种材料中。"

为了验证这一系统的有效性，研究人员进行了多项实验：

体外实验：使用由诱导多能干细胞生成的心肌细胞、内皮细胞和人心室成纤维细胞组成的心脏组织球体，模拟心脏梗死后的低氧环境。贴片处理后，观察到血管生长增加、细胞存活率提高和纤维化减少。
动物实验：在心肌梗死大鼠模型中，与无治疗或相同药物的静脉注射相比，接受贴片治疗的大鼠显示出：
- 生存率提高33%
- 受损组织减少50%
- 心输出量显著增加
生物相容性：研究表明，这些贴片最终会随时间降解，一年内形成一层非常薄的膜，不会干扰心脏的机械功能。

与传统的心脏治疗方法相比，这种可编程药物递送贴片具有多重优势：

"这是一种结合药物递送和生物材料的创新方法，可能为患者带来新的治疗选择，"罗伯特·兰格（Robert Langer）教授说道。他是麻省理工学院科赫研究所教授，也是这项研究的资深作者之一。

这项研究由麻省理工学院科赫癌症整合研究所的Ana Jaklenec和Robert Langer领导，前博士后研究员Erika Wang是论文的第一作者。研究团队还包括来自多个学科的研究人员，共同推动了这一创新技术的发展。

在本次研究中使用的药物中，神经调节蛋白-1和VEGF已经进入临床试验阶段用于治疗心脏疾病，而GW788388仅在动物模型中进行过探索。研究人员现在希望在其他动物模型中测试他们的贴片，并计划在未来开展临床试验。

"目前版本的贴片需要手术植入，但研究人员正在探索将这些微颗粒整合到支架中的可能性，这些支架可以插入动脉，按预定时间表递送药物，"Jaklenec补充道。

这一突破性技术代表了心脏再生医学的重要进展，为心肌梗死患者提供了恢复心脏功能的新希望。随着研究的深入和临床转化的推进，这种可编程药物递送系统有望改变心脏病患者的治疗前景。

MIT开发的这种可编程心脏贴片代表了精准医疗和组织工程领域的重大突破。通过模拟和增强心脏自然修复过程，这一创新技术为心肌梗死患者带来了恢复心脏功能的全新可能性。随着研究的进一步发展和临床转化的推进，这种智能药物递送系统有望成为心脏病治疗的重要组成部分，为全球数百万心脏病患者带来福音。