再生心脏瓣瓣和血管更近一步
心血管组织的不可降解的假体可用于替代心脏瓣膜和血管,但不能永久留在体内。在最近的两篇论文中,TU/E研究人员与许多临床合作伙伴,荷兰心脏基金会以及Tu/e衍生公司Suprapolix,Xeltis和Stentit合作展示了如何由可生物降解材料制成的替换支架和心脏瓣膜。成为永久解决方案,因为它们可以帮助人体替换受损的组织。这是这些可生物降解的心脏瓣膜和研究的支架首次在临床前进行评估。
多亏了方法和材料方面的显着进步,心血管组织,例如心脏瓣膜现在可以将疾病或先天性畸形损害的血管替换为假体。
但是,大多数当前的假体是被动的,因为它们不能帮助细胞在植入物附近生长,而不可降解的假体永久地保留在体内。结果,这些假肢会随着时间的推移影响患者的生活质量。当植入先天性畸形的儿童时,假体不能随身体的增长,这使得进一步的行动不可避免。因此,需要更需要更永久的假体替代品。
考虑到这一点,由生物医学工程系的Carlijn Bouten和Anthal Smits领导的一群TU/E研究人员探索了人体接受并转化为生物生物组织的可生物降解塑料心脏瓣膜和血管的植入在临床前试验中。他们最近在《杂志》中的两篇重要论文中发表了结果JACC:转化科学基础。
这些研究很重要,因为研究人员已经花了多年的仔细实验室发展,以达到这个关键阶段,这是第一次可生物降解的心脏瓣膜和支架从他们的研究中,在临床前的环境中进行了评估。
年轻人和老年人的心血管组织
“这些论文展示了我们在可植入心脏阀再生医学领域基本工程研究的一些第一批翻译血管,”布顿说。“对于心脏瓣膜,我们的目标是仍在增长的幼儿,因为目前的不可降解的心脏瓣膜对他们不起作用。然后,我们正在为患有血管疾病的成年人和老年受试者设计再生支架。这种新支架与当前支架不同,因为它触发身体从内部治愈受损的动脉,而支架结构本身仅暂时停留在体内。这可以克服与永久支架相关的许多风险。”
Smits补充说:“在这两项研究中,这项工作花了三年多的时间,但是我们终于收获了大型跨学科合作的巨大努力。”“在一周之内,这些论文出版了,而且意外地发表了论文。”
再生支架
替代患病动脉或静脉的金标准是患者自己的动脉或静脉。但是,由于血管疾病,先前使用潜在的血管或需要多个或长时间的旁路时,并非总是可能使用此类自体血管(来自同一人的血管)。
尽管可以使用由不可核聚合物制成的合成血管,但它们最适合替换大动脉(直径大于6毫米)。较小的直径植入物,例如下腿中的冠状动脉或动脉,有被阻塞的风险。当使用不良血管支架打开阻塞的动脉时,这也是考虑考虑的重要风险。
为了解决这个问题,TU/E和衍生公司Stentit的研究人员开发了一种由可生物降解的电纺聚合物制成的小直径血管植入物,可以使用与经导管替换相同的微创方法将其插入容器中。
植入物履行了许多关键角色。首先,植入物的可生物降解的电纺纤维微观结构为患者自身细胞的定殖和生长提供了合适的环境。其次,可生物测试的聚合物和移植物设计的组合有助于支架施加必要的力,以确保其在血管壁组织上的位置。最后,植入物对组织重塑产生积极影响。
Bouten说:“这项临床前研究的结果对于未来的患者应用非常有希望。”“它提供了以微创的方式将可生物降解支架植入患者中的可能性,从而为血管提供更好的结构支撑,并复制细胞所需的条件以原位蓬勃发展。”
可吸收心脏阀
在第二篇论文中,由Tu/E和阿姆斯特丹大学医学中心共同领导的广泛合作共同研究了可溶性心脏瓣膜的发展。
心脏阀功能在很大程度上取决于基础胶原网络的组织。在成熟的心脏瓣膜中,该网络通常在组织中形成圆圈。这种优选的网络取向确保阀的机械强度。
非生存或合成瓣膜可用于替代患病的心脏瓣膜,但它们无法促进组织形成并与周围组织完全集成。这会对患者的生活质量和预期寿命产生负面影响。
另一种选择是使用无细胞的可生物降解心脏瓣膜,可促进瓣膜结构,组织形成和重塑中宿主细胞的定殖。同时,可生物降解的支架被身体缓慢吸收。
研究人员从可吸收弹性体产生了电纺瓣膜支架,目的是研究不同网络比对的不同脚手架如何影响新的组织生长。主要发现之一是,植入的阀能够维持长达一年的阀功能,而塑料植入物被降解并被人体本身再生的新组织取代。然而,令人惊讶的是,没有任何脚手架导致胶原蛋白网络由组织中的圆圈组成,正常心阀门组织。
Smits说:“在重新生成过程中,阀门可以连续打开和正确地关闭的观察非常重要。”“但是,这项临床前研究还强调,我们仍然需要更好地了解人体对植入物的反应,以完全控制组织这是再生。下一步将涉及使用进一步临床前试验的数据仔细修订脚手架设计。”
进一步探索
Marcelle Uiterwijk等。原位重塑的超分子弹性组织组织心脏瓣膜的生物启动的脚手架结构,JACC:转化科学基础(2020)。doi:10.1016/j.jacbts.2020.09.011