加州大学圣地亚哥分校的研究人员说,这种可注射的生物材料可以减少炎症,促进修复。实验证明,在啮齿类动物和大型动物模型中,它能有效治疗心脏病发作引起的组织损伤。研究人员还在啮齿动物模型中提供了概念证明,该生物材料可以使创伤性脑损伤和肺动脉高压患者受益。
加州大学圣地亚哥分校生物工程学教授、开发该材料的团队首席研究员凯伦·克里斯特曼(Karen Christman)表示,他们可以在1-2年内开始研究这种生物材料在人体实验中的安全性和有效性。研究小组在12月29日的《美国医学杂志》上发表了他们的研究结果自然生物医学工程.
“这种生物材料可以从内到外治疗受损组织。”说骤然加剧。“这是再生工程的一种新方法。”
加州大学圣地亚哥分校的研究人员说,目前还没有现成的治疗方法来修复心脏病发作对心脏组织造成的损伤。瘢痕组织的发展会削弱肌肉功能,导致充血性心力衰竭。
“冠状动脉疾病、急性心肌梗死和充血性心力衰竭仍然是影响当今社会的最沉重的公共卫生问题,”加州大学圣地亚哥分校健康中心心血管医学部的瑞安·里夫斯博士说。“作为一名介入性心脏病专家,我每天都在治疗冠状动脉疾病和充血性心力衰竭患者,我希望有另一种疗法来改善患者的预后,减轻使人衰弱的症状。”
UCSD团队是怎么来的
Christman之前领导的一个团队开发了一种由心肌组织的天然支架-细胞外基质制成的水凝胶。这种凝胶可以通过导管注射到受损的心肌组织中,在心脏受损区域形成支架。这会促进新细胞的生长和修复。
然而,由于它必须直接注射到心肌,它只能在心脏病发作一周或更长时间后使用。根据加州大学圣地亚哥分校的说法,由于针式注射过程,过早注射会有损坏的风险。
为了开发一种可以在心脏病发作后立即给药的治疗方法,加州大学圣地亚哥分校的团队开发了一种可输注到血管中的生物材料。它可以在心脏的血管中同时进行,就像血管成形术或支架一样。静脉注射也是生物材料的一种选择。
根据UCSD团队的说法,这种新材料的优势在于在受损组织中均匀分布。这种情况的发生是因为输液/静脉注射。经导管注射的水凝胶保持在特定位置而不扩散。
该论文的第一作者Martin Spang说:“我们试图设计一种生物材料疗法,可以输送到难以接近的器官和组织中,我们提出了一种利用血液的方法——已经为这些器官和组织提供血液的血管。”Martin Spang在加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院生物工程系的Christman小组获得博士学位。
关于生物材料
据研究人员称,水凝胶中的颗粒大小造成了一个问题。它太大了,无法攻击渗漏的血管。因此,Spang将水凝胶的液体前体放入离心机中,以便筛出较大的颗粒,只保留纳米级颗粒。
然后,研究人员将得到的材料进行透析和无菌过滤,然后进行冷冻干燥。他们在最后的粉末中加入无菌水,得到了一种生物材料,可以静脉注射或输注到冠状动脉中。
在啮齿动物实验中,加州大学圣地亚哥分校的研究小组希望这种材料能穿过血管进入组织。然而,这种生物材料与血管内皮细胞结合,关闭了心脏病发作后形成的缝隙。这加速了血管的愈合,减少了炎症。在猪模型中也得到了类似的结果。
该团队成功地验证了其假设,即相同的生物材料可以针对啮齿动物的其他炎症类型。其中包括创伤性脑损伤和肺动脉高压。该团队计划对这些疾病进行进一步的临床前研究。
Spang说:“虽然这项研究的大部分工作涉及心脏,但治疗其他难以接近的器官和组织的可能性可以开辟生物材料/组织工程领域,以治疗新的疾病。”
克里斯特曼和她创办的创业公司Ventrix Bio计划申请FDA授权在人体上进行生物材料研究。他们希望这种治疗心脏疾病的试验能在一两年内开始。