可注射组织贴片可帮助修复受损器官

T大学的一个工程研究小组正在用一种比邮票小一点的膨胀组织绷带来修复受伤的心脏。

修复心脏组织由心脏病发作或其他疾病导致的再生细胞或组织的破坏通常需要侵入性的开胸手术．但是现在生物医学工程教授Milica Radisic和她的同事们开发了一种技术，可以用一根小针注射修复补丁，不需要打开胸腔。

拉迪奇的团队是在实验室中使用聚合物支架培育逼真的3D人体组织切片的专家。他们的发明之一，血管芯片，是一小块有自己血管的心脏组织——心脏细胞甚至有规律的节奏跳动。他们的另一项创新就像魔术贴一样粘在一起。

这种实验室培养的组织已经被用于测试潜在的候选药物的副作用，但长期目标是将它们植入体内以修复损伤。

拉迪奇说:“如果植入手术需要开胸手术，那么它不会被广泛应用于患者。”她说，在心肌梗死(心脏病发作)后，心脏功能大大降低，以至于像开胸手术这样的侵入性手术通常带来的风险大于潜在的好处。“这太危险了，”她说。

拉迪奇实验室的博士候选人迈尔斯·蒙哥马利(Miles Montgomery)花了近三年时间研发出一种可以注射而不是植入的贴片。

“一开始这是一个真正的挑战;我的设计没有模板，我尝试的任何方法都不奏效，”蒙哥马利说。“但我认为，这些失败表明，我正在研究一个值得解决的问题。”

经过数十次尝试，蒙哥马利找到了一种与目标组织的机械性能相匹配的设计，并且具有所需的形状记忆行为:当它从针中伸出时，贴片会自行展开，形成绷带状。

“形状记忆效应是基于物理性质，而不是化学性质，”拉迪奇说。这意味着展开过程不需要额外的注射，也不会受到体内局部条件的影响。

下一步是在贴片上植入真正的心脏细胞。让它们生长几天后，他们将贴片注射到老鼠和猪体内。不仅注射的贴片展开到几乎相同的大小，以更有侵入性的方法植入的贴片心脏细胞顺利完成手术。

蒙哥马利说:“当我们看到实验室培养的心脏组织是有功能的，不受注射过程的影响时，这非常令人兴奋。”“心脏细胞非常敏感，所以如果我们能在它们身上做到这一点，我们很可能也能在其他组织上做到。”

该支架是由该团队之前的作品中使用的生物相容性、可生物降解聚合物制成的。随着时间的推移，支架会自然分解，留下新的组织。

研究小组还表明，在大鼠心脏注射这种贴片可以改善心脏功能心脏病受损心室泵出的血液比没有贴片时更多。

拉迪奇说:“它不能让心脏完全恢复健康，但如果它能在人类身上实现，我们认为它将显著提高生活质量。”

在该材料准备好进行临床试验之前，还有很长的路要走。拉迪奇和她的团队正在与患病儿童医院的研究人员合作，评估贴片的长期稳定性，以及是否改善心脏功能可以维护。

他们还为这项发明申请了专利，并正在探索将这种贴片应用于肝脏等其他器官。

拉迪奇说:“你可以定制这个平台，添加生长因子或其他促进组织再生的药物。”“我认为这是我们做过的最酷的事情之一。”