生物工程活心脏瓣膜

三维心脏瓣膜支架被注入心脏干细胞。

来源:卡塔尔大学

团队产生了心阀门利用纳米技术的结合，新利18官方和组织工程该技术包括将活细胞培育成有功能的组织或器官的最新技术。组织工程已经被成功地用于人类皮肤和膀胱的开发。卡塔尔大学的工程师兼首席研究员Anwarul Hasan说:“生物工程器官和组织的需求很大，尤其是在器官捐赠者严重短缺的情况下。”

对心脏瓣膜的需求特别高:心脏瓣膜疾病是导致心脏衰竭的最常见原因之一。每年，仅在美国就有超过9万人需要心脏瓣膜置换。美国每年约有2.5万例死亡和欧盟3%的猝死病例是由心脏瓣膜缺陷引起的。由于人口老龄化，这一数字预计在未来50年将增长两倍。

生物工程的心脏阀克服了与机械和生物假体阀相关的一些问题，目前可用于心脏瓣膜置换的两种主要选择。通常由金属制成的机械阀要求患者在其余的余生中服用血液稀释剂，而由动物组织制成的生物理发症有有限的寿命，并且必须在10到20年后更换。两种类型的阀门都无法随着时间的增长而生长，意思是年轻患者可能需要在寿命期间进行几个阀门更换操作。“生物工程的组织阀将持续更长时间，在没有排斥的情况下通过身体采用，并随着患者的增长而增长，”Hasan说。

为了进行心脏瓣膜的生物工程，该团队首先使用一种特殊的纳米纤维生物材料制造了一个形状像心脏瓣膜的3D支架，这种材料坚固、灵活、可降解。然后，他们将活体心脏干细胞注入支架，并将其置于组织培养箱中培养。这些细胞在15天的时间里生长和繁殖，逐渐和部分地取代了缓慢降解的支架。这一过程在植入后将继续在体内进行，直到瓣膜完全与患者的原生组织融合。

研究人员开发了一种模拟心脏系统的新方法，这使他们能够测试工程瓣膜如何影响血液流动。结果表明，组织工程心脏瓣膜模仿了天然心脏瓣膜的功能，在与商业上可用的心脏瓣膜相似的速度和压力下有效地打开和关闭。

到目前为止，这种组织工程心脏瓣膜只在实验室中进行了测试。该小组下一步计划在活体动物身上测试各种条件下的瓣膜，以评估它们是否可以安全地用于人类研究。例如，需要长期的实验来充分了解体内的降解和细胞生长过程。