我国是心血管疾病大国，每年新发现病例约50万人。据世界卫生组织（WHO）统计，到2020年，我国每年因心血管疾病死亡的人数将可能达到400万。而在现有患病人群中，每年接受“搭桥和介入”等心脏病治疗的患者不足6%。近日，多伦多大学生物工程研究小组设计用一个比邮票还小的可扩展的组织补片来修补破损的心脏，或能改善这一现实问题。

修复因心脏病发作而损伤的心脏组织通常需要侵入性的心脏直视手术。然而，心肌梗死后心脏功能降低如此之多，这使得进行像心脏直视手术这样的侵入性手术的风险通常比潜在的益处更大。需要开胸放置植入物的方式阻碍广泛的患者得到治疗。

但现在，生物医学工程教授Milica Radisic和她的同事们开发出一种技术，可以使用小针管注入一个修复补片，而不需要打开胸腔。这个柔性组织支架，从一个直径为1毫米的玻璃管中脱离出来，在注入体内后展开。这使外科医生用微创技术修复受损心脏成为可能，因此减少恢复时间、疤痕和其他副作用。

Radisic的团队致力于利用聚合物支架在实验室中培育人体组织的真实三维切片。他们的发明之一是“血管芯片”，一小块有血管的心脏组织，其中的心脏细胞甚至能以正常的节奏搏动。这种实验室培育的组织已经成为检测潜在药物副作用的候选，但长期的目标是将它们植入体内以修复损伤。

Radisic小组中的一名博士生Miles Montgomery，已经花了将近三年的时间来开发一个可以注入的补片以替代植入。他介绍说，一开始这是一个真正的挑战。无法做出模板来支持我的设计。但我认为这些失败表明我正在研究一个值得解决的问题。

在数十次尝试之后，Montgomery发现了一种与目标组织的机械性能相匹配的设计。这个补片具有所需的形状记忆能力，当它从针管脱离后可以像绷带一样展开。Radisic说，形状记忆效应基于物理性质而不是化学，这意味着正在展开的过程不需要额外的注射，而且不会受到身体内部条件的制约。除此之外，这个补片是用生物相容的、可降解的聚合物制成的，这种聚合物在团队以前的发明中使用过。随着时间的推移，支架会自然分解，只留下新的组织。

下一步是用真正的心脏细胞种在补片上。待它们生长几天之后，研究人员给老鼠和猪注入了这种补片。不仅是成功注入了一个与开放式手术近似大小的补片，并且上边的心脏细胞在这个过程中保持存活。

Montgomery说，当我们看到实验室培育的心脏组织功能不受注射过程影响的时候，我们都很兴奋。因为心脏细胞非常敏感，如果我们能对它们这样做，我们也可以在其他组织上这样做。研究小组还发现，在心脏病发作后，将补片注射到老鼠的心脏里可以改善心脏功能，受损的心室泵出的血液比没有补片时多。

Radisic说，它不能使心脏完全恢复健康，但如果它能在人类身上完成，我们认为这将显著改善生活质量，而在准备进行临床试验之前还有很长的路要走。Radisic团队正与儿童医院的研究人员合作，以评估这些补片的长期稳定性，以及改善的心脏功能是否可以维持。

他们还申请了这项发明的专利，并正在探索在其他器官（如肝脏）中使用该补片。Radisic说，这个平台可以定制，增加生长因子或其他药物来促进组织再生。我认为这是我们做过的最酷的事情之一。希望在这些研究人员的努力之下，能够开发出更多替代开放式手术的方法。未来，器官修复或许只需一针。

（环球医学编辑：石 岩）

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