可注射水凝膠或成心衰治療新方案
隨著新型生物材料及器械的快速發(fā)展，將水凝膠等生物材料精準植入心衰患者心肌壁內(nèi)，可減小心肌應力，緩解心肌持續(xù)損傷，促進組織再生，有望成為心衰的新型治療方案。將可注射水凝膠以一種微創(chuàng)的方式植入體內(nèi)，還可避免開胸手術對患者造成巨大創(chuàng)傷，具有臨床應用前景和優(yōu)勢。
◎芶文涵 陳 科
心衰是心力衰竭的簡稱，表現(xiàn)為心臟收縮或舒張功能障礙、心臟供血功能減退，無法提供身體所需血流，是一種高發(fā)病率、高死亡率、高住院率的心血管疾病。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界約有4000多萬名心衰患者，而我國則有1000多萬名心衰患者。心衰統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，約50%的嚴重心衰患者確診后會在5年內(nèi)死亡。
(資料圖)
近日，四川大學王云兵教授課題組在《先進醫(yī)療材料》期刊發(fā)表綜述文章，詳細總結(jié)了心衰的病理生理機制及用于心衰治療的各種類型的可注射水凝膠。
心衰有哪些治療方法？同其他方法相比，可注射水凝膠療法治療心衰有哪些優(yōu)點？該療法未來發(fā)展方向如何？帶著這些問題，記者采訪了相關專家。
可注射水凝膠治療心衰從兩方面發(fā)揮作用
目前，針對心衰治療的臨床方案主要包括藥物、心臟輔助裝置與心臟移植術。
王云兵介紹，藥物治療主要著眼于降低血壓、增加心肌收縮力、抑制交感神經(jīng)活性等，可有效減輕患者癥狀，但長期服藥效果有限且伴隨藥物副作用。
心臟輔助裝置可改善患者的血流動力學，但有發(fā)生并發(fā)癥的風險，如栓塞和感染等；心臟移植術是目前對終末期心衰患者最有效的治療方法，但存在供體不足和免疫排斥等問題。
在這樣的背景下，可注射水凝膠療法應運而生?？勺⑸渌z治療心衰是基于組織工程和再生醫(yī)學先進理念發(fā)展出的一種新方法。水凝膠作為一種三維親水聚合物網(wǎng)絡，具有獨特的生物相容性，其結(jié)構(gòu)與性能能夠很好地模擬心臟細胞外基質(zhì)。
王云兵表示，隨著新型生物材料及器械的快速發(fā)展，將水凝膠等生物材料精準植入心衰患者心肌壁內(nèi)，可減小心肌應力，緩解心肌持續(xù)損傷，促進組織再生，有望成為心衰的新型治療方案?！皩⒖勺⑸渌z以一種微創(chuàng)的方式植入體內(nèi)，還可避免開胸手術對患者造成巨大創(chuàng)傷，具有臨床應用前景和優(yōu)勢?！彼f。
據(jù)了解，用于心衰治療的可注射水凝膠分為純水凝膠、基于細胞外基質(zhì)的水凝膠、裝載干細胞及外泌體的水凝膠、裝載基因的水凝膠、裝載各類治療性物質(zhì)的水凝膠和導電水凝膠6類。
細胞外基質(zhì)對維持心肌組織的結(jié)構(gòu)和功能完整性具有至關重要的作用，其過度降解就會導致心梗后心室的不良重塑。近年來，心臟組織工程領域出現(xiàn)了許多用于心臟組織修復和再生誘導的模擬細胞外基質(zhì)的水凝膠。其中，脫細胞水凝膠和重組膠原蛋白水凝膠作為可注射生物材料，得到了極大關注。
目前，可注射水凝膠治療心衰主要從兩方面發(fā)揮作用，一方面是為心室壁提供機械支撐。水凝膠的三維骨架結(jié)構(gòu)可增加心室壁厚度、降低心室應力、限制收縮張力并改善心肌重塑，從而改善心功能。另一方面，水凝膠通過仿細胞外基質(zhì)和心肌微環(huán)境來進一步發(fā)揮其治療及修復再生的功能。水凝膠可以很好地模擬細胞外基質(zhì)、降低炎癥因子的表達、抑制細胞凋亡，從而抑制心肌纖維化等。
應用前景廣闊但仍需攻克難題
談到可注射水凝膠療法的創(chuàng)新研究，王云兵表示，該療法的創(chuàng)新研究主要圍繞其力學性能和功能化展開。降低心室壁應力被視為治療心衰的基礎，目前美國、以色列等國均在積極開展心衰治療水凝膠材料及器械的研發(fā)。“美國公司研發(fā)的一種水凝膠產(chǎn)品已獲得歐盟認證，但因其采用外科開胸方式植入水凝膠，手術風險大且患者耐受性差。”他說。
近年來，國內(nèi)在該領域的研究已取得突破性進展?！拔覀冄邪l(fā)出了成膠時間及強度可控的海藻酸鹽基水凝膠，及兼具力學支撐和誘導心臟組織再生修復功能的新型人源化膠原蛋白基水凝膠，分層次實現(xiàn)了力學性能可控及誘導心肌組織再生修復。”王云兵表示，他們課題組通過心臟力學仿真模擬技術，確定了個性化水凝膠注射方案，從而將水凝膠材料經(jīng)心內(nèi)膜安全精準植入心衰患者心肌壁內(nèi)。
談到可注射水凝膠療法未來的發(fā)展前景時，王云兵指出，水凝膠還可以作為干細胞以及多種藥物的遞送平臺，針對心衰不同病理階段面臨的問題，靶向性遞送相關治療性藥物。
盡管可注射水凝膠療法在心衰治療研究中已初步取得了顯著成效，但要確保其在臨床應用中的安全性和穩(wěn)定性，仍有一些難題需要進一步攻克，包括水凝膠可注射性與機械強度之間的矛盾、調(diào)控水凝膠介入治療的時間點、水凝膠植入劑量及植入部位等。
王云兵表示，為進一步增強可注射水凝膠修復受損心肌組織的能力，需提高水凝膠基質(zhì)與細胞間的相互作用，并加強智能響應水凝膠的開發(fā)。
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