心脏贴片可以限制心脏病发作后的肌肉损伤

研究人员设计了一种新型的粘性贴片，可以直接贴在心脏上。有一天，它可以帮助减少心脏病发作后心肌的拉伸。

该贴片由水基水凝胶材料制成，该材料通过计算机模拟心脏功能来开发，以微调材料的机械性能。一项对大鼠的研究表明，该贴剂能有效预防左心室重构——心肌在心脏病发作后很常见，并能降低心脏主泵室的功能。研究还表明，计算机优化补片优于补片，其力学特性是临时选择的。

这项研究发表在《自然生物医学工程》上，是布朗大学工程学院计算机建模和力学研究人员、复旦大学心脏病专家和东吴大学材料科学家的合作成果。

该论文的合著者、布朗工程学院教授高华健说：“心脏病发作后心脏无法恢复的部分原因是它必须继续抽血。“这里的想法是为受损组织提供机械支撑，这有望给它一个愈合的机会。”

研究人员表示，之前的研究表明，机械贴片可能是有效的，但没有人对这种贴片的最佳机械性能进行过任何研究。因此，潜在补片的厚度和刚度变化很大。高说，把这些属性做好是非常重要的。

他说：“如果材料坚硬或坚硬，那么你可以限制心脏的运动，这样它就不能膨胀到所需的体积。“但如果材料太软，就无法提供足够的支撑。所以我们需要一些机械原理来指导我们。”

为了发展这些原理，研究人员开发了一种心脏跳动的计算机模型，它可以捕捉心脏本身的机械动力学，以及心脏固定在心脏外时的补片。布朗大学负责建模的研究生刘悦说，模型有两个关键部分。

“一部分是模拟正常的心脏功能——扩张和收缩，”刘说。“然后我们把我们的贴片贴在外面，看看它对这个功能有什么影响，这样就能保证贴片不会限制心脏。第二部分是模拟心肌梗死后心脏是如何重塑的，这样我们就可以看到需要多少机械支持才能阻止这个过程。”

有了这些特性，研究小组转向了布朗博士在雷阳的生物材料实验室。毕业于苏州大学，中国河北工业大学教授。杨和他的团队开发了一种由食物淀粉制成的水凝胶材料，可以与模型的特征相匹配。材料的关键是它是粘弹性的，这意味着它结合了流体和固体的特性。在一定的应力下，它具有流体特性，此时它会凝固并变得更硬。研究人员说，这使得这种材料适合心脏的运动，并提供必要的支持。

这种材料也很便宜(研究人员说这种贴片的价格不到一便士)，而且很容易制作。实验表明它是无毒的。啮齿动物研究最终表明，它可以有效减少心脏病发作后的伤害。

中国复旦大学心脏病学专家、合著者孙宁说：“这种贴片几乎提供了心肌梗死后(即大量心肌细胞死亡)最好的机械支持。“[它]保持了更好的心输出量，从而大大减少了剩余心肌细胞的超负荷和心脏的不良重塑。”

生化标记显示，该贴剂减少了心脏病发作受损组织中的细胞死亡、疤痕组织积累和氧化应激。

研究人员表示，还需要更多的测试，但初步结果有望最终用于人类临床试验。

“它是否适合人类还有待观察，但很有希望，”高说。“我们没有理由认为它现在不起作用。”

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