生物材料可以静脉注射，在心脏病发作、创伤性脑损伤等方面有潜在的应用价值

一种新的生物材料，可以静脉注射，减少组织炎症，促进细胞和组织修复。该生物材料已在啮齿动物和大型动物模型中测试并证明有效治疗心脏病发作引起的组织损伤。研究人员还在啮齿动物模型中证明了这种生物材料可能对创伤性脑损伤和肺动脉高血压患者有益。

“这生物材料加州大学圣地亚哥分校的生物工程学教授、该材料研发团队的首席研究员凯伦·克里斯特曼(Karen Christman)说。“这是再生工程的一种新方法。”

研究了该生物材料的安全性和有效性人类被试可以在一到两年内开始，克里斯特曼补充道。这个由生物工程师和医生组成的研究小组在12月29日的《美国医学杂志》上发表了他们的研究结果自然生物医学工程．

据估计，美国每年有78.5万例新的心脏病发作病例，目前还没有既定的治疗方法来修复心脏组织的损伤。心脏病发作后，疤痕组织会削弱肌肉功能并导致充血性心力衰竭．

"冠状动脉疾病急性心肌梗死充血性心力衰竭仍然是影响当今社会的最沉重的公共卫生问题，”加州大学圣地亚哥分校心血管医学部的医生瑞安·r·里夫斯博士说。“作为一名介入心脏病专家，我每天都在治疗冠状动脉疾病和充血性心力衰竭患者，我希望有另一种疗法来改善患者的预后，减轻使人衰弱的症状。”

在之前的研究中，Christman领导的团队开发了一种由心肌组织的天然支架(也称为细胞外基质(ECM))制成的水凝胶，可以通过导管注射到受损的心肌组织中。这种凝胶在心脏受损区域形成支架，促进新细胞生长和修复。2019年秋季报告了一项成功的1期人体临床试验的结果。但是因为它需要直接注射到心肌中，它只能在心脏病发作后一周或更长时间内使用——过早使用会有造成损害的风险，因为针式注射程序。

该团队希望开发出一种可以在心脏病发作后立即实施的治疗方法。这意味着开发一种生物材料，可以与其他治疗方法(如血管成形术或支架)同时注入心脏血管，或静脉注射。

“我们试图设计一种生物材料疗法，可以输送到难以接近的器官和组织，我们提出了一种利用血流的方法——已经为这些器官和组织提供血液的血管，”论文的第一作者Martin Spang说，他在Shu jian - gene Lay生物工程部门的Christman小组获得博士学位。

这种新型生物材料的一个优点是，它可以均匀分布在受损组织中，因为它是通过静脉注入或注射的。相比之下，通过导管注射的水凝胶会停留在特定的位置，不会扩散。

生物材料是如何制成的

克里斯特曼实验室的研究人员从他们开发的水凝胶开始，作为安全试验的一部分，这种水凝胶被证明与血液注射兼容。但是,颗粒大小在水凝胶太大的目标泄漏血管．Spang当时是Christman实验室的博士生，他解决了这个问题，把水凝胶的液体前体放入离心机中，这样就可以筛出较大的颗粒，只保留纳米大小的颗粒。

得到的材料经过透析和无菌过滤，然后进行冷冻干燥。在最后的粉末中加入无菌水，就会产生一种生物材料，可以通过静脉注射或注入心脏的冠状动脉。

它是如何工作的

研究人员随后在啮齿类动物心脏病发作模型上测试了这种生物材料。他们预计这种物质会通过血管进入组织，因为血管内皮细胞之间会在血管中形成缝隙心脏病．

但其他事情发生了。这种生物材料与这些细胞结合，闭合血管间隙，加速血管愈合，从而减少炎症。研究人员在猪模型上测试了这种生物材料心脏病同样，也有相似的结果。

该团队还成功地验证了这一假设，即在创伤性脑损伤和肺动脉高压的大鼠模型中，相同的生物材料可以帮助靶向其他类型的炎症。克里斯特曼的实验室将针对这些疾病进行几项临床前研究。

下一个步骤

Spang说:“虽然这项研究的大部分工作涉及心脏，但治疗其他难以接近的器官和组织的可能性可以开辟生物材料/组织工程领域，以治疗新的疾病。”

与此同时，克里斯特曼和她共同创立的创业公司Ventrix Bio, Inc.正计划向FDA申请授权，在人类身上进行一项关于这种新型生物材料在心脏疾病方面应用的研究。这意味着人体临床试验将在一两年内开始。

“我们治疗重症的一个主要原因冠状动脉疾病心肌梗死是为了防止左心室功能障碍和发展为充血性心力衰竭，”里夫斯博士说。“这种易于管理的疗法有可能在我们的治疗方法中发挥重要作用。”