附属新华医院李毅刚教授团队最新研究成果被国际顶尖学术杂志以封面文章发表
  2017-10-20 20:25 浏览(724

  近日国际顶尖学术期刊Advanced Materials杂志以封面文章发表李毅刚教授团队的最新研究,结果发现:基于取向碳纳米管薄膜的心脏补片在心脏再同步化、心梗患者治疗领域将具有良好的应用前景(影响因子19.791)。

  附属新华医院的李毅刚教授领衔团队与复旦大学高分子科学系彭慧胜教授合作,创新性地提出并成功构建了一种基于取向碳纳米管材料的新型心脏补片。鉴于该成果的开创性意义和重大学术价值,国际顶尖学术期刊Advanced Materials(影响因子19.791)选定其以封面文章在最新一期杂志发表。

  心肌梗死是人类健康的主要“杀手”之一。成年心肌细胞一旦损伤坏死很难再生,坏死的心肌逐渐被纤维瘢痕组织替代。新形成的纤维瘢痕,一方面导致心室重塑和心力衰竭;另一方面,不同于正常心肌组织,纤维瘢痕缺乏良好的电传导功能,可使受损心脏的电传导速度减慢,增加传导方向的不均一性,导致梗死区域电生理特性异质性增加,加重心脏收缩不同步所致心衰,易诱发致命的恶性心律失常甚至猝死。目前临床所采用的治疗方法(包括药物、溶栓治疗、介入治疗、冠状动脉旁路手术),尽管能够延缓心室重构,改善心功能,但无法从根本上修复受损心肌阻断病程进展,最终可导致心力衰竭和恶性心律失常。对于大多数心衰终末期患者而言,心脏移植仍是惟一的治疗手段,但由于供体来源有限及免疫排异反应,远远无法满足实际临床需求,人们正努力寻找新的治疗手段。

  心脏组织工程是一种很有前途的修复梗死心肌的方法。通过体外培育的心肌组织,可移植替代受损部位,实现心脏结构和功能的恢复。然而,当前的心脏补片尚难以完全模拟天然心肌的取向分层结构,及电信号的快速传导和心肌同步收缩。碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs),是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管端封口)的一维量子材料。主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。研究表明,碳纳米管可以与可兴奋细胞相互作用,具有促进细胞增殖与生长,诱导干细胞分化的作用。碳纳米管粉末作为如体外细胞培育骨架中的添加剂使用已显示出良好的性能。研究团队大胆假设,果将每一根碳纳米管都依其一维方向取向排列,则更有利于发挥碳纳米管本身管状结构独特的性能,并能模拟心肌取向结构。在此项研究中,利用干法纺丝技术制备的高度取向碳纳米管薄膜(Super aligned Carbon Nanotube Sheets,SA-CNTs),具有极轻的质量、良好的柔韧性及自支撑性、多孔粗糙的表面、优异的导电性及纳米尺度上的可调控性。在体外采用SA-CNTs作为骨架培养心肌细胞,不仅能诱导心肌细胞取向生长,为互相孤立的心肌细胞簇提供有效的信号传导通路,同时在电刺激的辅助作用下,还能增加相邻心肌细胞间连接蛋白CX43的表达,改善细胞间的信号传导,实现了SA-CNTs上心肌细胞的同步收缩。此外,SA-CNTs能降低单个心肌细胞不同搏动间和不同心肌细胞间的复极离散度,这对工程化心肌组织的正常搏动节律至关重要,并有减少心肌梗死相关心律失常的发生潜力。

  最后,该研究团队进一步构建了基于取向碳纳米管薄膜的单片式柔性电极,并演示了其多点同步起搏功能。研究结果表明,基于取向碳纳米管薄膜的心脏补片在心脏再同步化治疗中,尤其针对心梗后心脏衰竭患者具有良好的应用前景。

 

 
 
进入编辑状态