目前，心血管疾病是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡的首要原因。通過冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)進(jìn)行的心血管疾病治療，現(xiàn)有的小直徑(小于6毫米)組織工程血管(TEBV)尚未滿足臨床需求。

人造電子血管問世

日前，南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系相關(guān)領(lǐng)域教授和中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院的相關(guān)領(lǐng)域研究者合作通過使用聚(L-丙交酯-co-ε-己內(nèi)酯)(PLC)來(lái)封裝液態(tài)金屬以制造柔性和可生物降解的電路，從而開發(fā)了一種電子血管。該研究成果發(fā)表在材料學(xué)旗艦期刊Matter上。

這種電子血管可以將柔性電子與三層血管細(xì)胞集成在一起，以模仿和超越自然血管。該電子血管通過電刺激可以有效促進(jìn)傷口愈合模型中的細(xì)胞增殖和遷移，并可以通過電穿孔將基因可控地遞送到血管的特定部位。通過兔頸動(dòng)脈置換模型的3個(gè)月體內(nèi)研究，作者評(píng)估了電子血管在血管系統(tǒng)中的功效和生物安全性，并通過超聲成像和動(dòng)脈造影證實(shí)了其通暢性。該研究為將柔性、可降解生物電子學(xué)整合到血管系統(tǒng)中鋪平了道路，該系統(tǒng)可以用作進(jìn)一步治療的平臺(tái)，例如基因療法、電刺激和電子控制的藥物釋放。

心血管是全球醫(yī)療器械第二大賽道。資料顯示，2018年，我國(guó)人造血管市場(chǎng)需求量為36.9萬(wàn)條，同比增長(zhǎng)10.15%。未來(lái)，中國(guó)心血管行業(yè)產(chǎn)值(2018年2.62億元)還會(huì)有一個(gè)不小的提升：預(yù)計(jì)到2026年中國(guó)人造血管市場(chǎng)需求量將達(dá)到59.9萬(wàn)條。但目前，大多數(shù)研究中所用的方法僅將TEBV用作提供機(jī)械支持的支架，其主要依賴于宿主組織的重塑過程，而在幫助新血管再生方面存在明顯的局限性。具體而言，血流和TEBV之間復(fù)雜的相互作用通常會(huì)引起炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致血栓形成、新內(nèi)膜增生等問題。為此，新一代TEBV應(yīng)該不僅能充當(dāng)支架以提供機(jī)械支持，而且還能具備主動(dòng)響應(yīng)并與重塑過程相結(jié)合的能力，以便在植入后提供適應(yīng)性治療。

人造電子血管問世 南科大學(xué)者登上權(quán)威期刊（圖源攝圖網(wǎng)）

南方科技大學(xué)的蔣興宇教授課題組聯(lián)合中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院張巖教授以聚四氟乙烯為軸，卷上基于PLC的金屬-聚合物導(dǎo)體(MPC)膜來(lái)制造電子血管。電子血管的內(nèi)徑約為2毫米，具有柔性和可降解性。MPC電路具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，能很好地分布在三維多層管狀結(jié)構(gòu)中。研究發(fā)現(xiàn)，電子血管還具有優(yōu)異的細(xì)胞安全性，培養(yǎng)的三種血管細(xì)胞(人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞、人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞、人主動(dòng)脈成纖維細(xì)胞)均具有很好的活性。此外，團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了3D的電功能模型，通過電化學(xué)工作站在體外進(jìn)行電刺激內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)其增殖遷移。同時(shí)，將三種血管細(xì)胞圖案化在電子血管上，構(gòu)建3D模型，通過電轉(zhuǎn)儀進(jìn)行體外電轉(zhuǎn)GFP質(zhì)粒，培養(yǎng)兩天后觀測(cè)到質(zhì)粒的表達(dá)。

其中，團(tuán)隊(duì)選擇了新西蘭兔作為動(dòng)物模型，用電子血管代替了頸總動(dòng)脈，并通過多普勒超聲成像和動(dòng)脈造影監(jiān)測(cè)了植入的電子血管。據(jù)多普勒超聲成像顯示，植入后3個(gè)月，電子血管允許穩(wěn)定的血流通過，這也表明了電子血管出色的通暢性。將來(lái)，該電子血管可以與其他電子組件和設(shè)備集成在一起，以實(shí)現(xiàn)診斷和治療功能，并通過在血管組織-機(jī)器界面中建立直接連接來(lái)極大地增強(qiáng)個(gè)性化的醫(yī)學(xué)功能。

據(jù)透露，盡管這些電子血管在兔子身上顯示出了替代動(dòng)脈的前景，但在這項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)備用于人體試驗(yàn)之前，還需要做更多的工作，包括在更大的兔子和其他動(dòng)物群體中進(jìn)行長(zhǎng)期的安全性試驗(yàn)。此外，為了適合長(zhǎng)期植入，電子血管需要與比本研究中使用的電穿孔裝置更小的電子設(shè)備配對(duì)。

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