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当前的O2O市场,新美大、阿里、腾讯是从线上直达"C端"的巨头,掌握着巨大的C端流量,但很多"B端"的商户仍在O2O的链条中缺失。而赵雪松相信,信息化时代的冲击之下,任何一个B端都将成为O2O链条中的重要模块,所以他要做的就是"all in"赋能B端。作者|奇点网 王鑫英编辑|陈光网址|www.xtecher.com微信公众号ID|Xtecher近日,加拿大多伦多大学科学家在心脏修复领域取得了重大突破。他们开发出了类似创可贴芯大小的心肌细胞组织贴片,尺寸为1cm×1cm×


0.1mm,可以用来修复因心肌梗死导致的心肌损伤。

左图是没有被修复的小鼠心脏横切图,可以明显看到心室放大,右侧心肌壁非常薄(心衰)右图是修复后的小鼠心脏横切图,心脏容积小,心脏壁厚实(有力量)更厉害的是,给受损心脏贴上这个「创可贴」不需要做开胸手术,只需要一个孔径为1mm的管道,即可将这个贴片轻易贴到受损心肌的表面。心肌组织贴片轻易通过口径为1mm的管道,且穿过后能充分展开

这意味着这是一个微创手术,这可是传统心肌梗死治疗方法不可想象的。将来一旦被用到人身上,患者可能就不用开胸,只需微创手术,就能修复受损的心脏啦!这将大大缩短创伤愈合的时间、减少患者的痛苦!作者畅想的心肌受损治疗过程:在患者的胸腔插入一根细细的管道,对准心肌受损的部位,将心肌组织贴片注入即可

这项研究成果由加拿大多伦多大物医学工程学教授Milica Radisic团队完成。相关的研究成果刊登在顶级期刊《自然材料》上[1]。Milica Radisic教授因冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的心肌细胞坏死,即心肌梗死,是临床上常见的危急重症,可并发心律失常、休克或心力衰竭,常常危及生命。该病在欧美国家最为常见,随着社会老龄化、生活节奏的加快,心肌梗死也成为我国人民的重大疾病负担。据统计,2014年,我国心肌梗死死亡率城市为


55.32/10万,农村为
68.6/10万
[3]。

在发生心肌梗死后,即使患者被抢救回来,大量心肌细胞的死亡会使心脏上出现"疤痕",还会让左心室扩大射血分数降低(代表心脏的收缩能力,值越高,心脏的收缩能力越强),最终导致心脏功能受损。我们的心脏不仅不能自我修复,而且更糟糕的是,死亡的心肌组织会"牵连"周围的肌肉,使得"疤痕"慢慢扩大。由于心脏壁局部变薄,在血流动力学改变的情况下,容易发生室壁瘤和心脏破裂,这无疑给患者埋下了巨大的安全隐患。

如何修复受损的心脏成为许多科学家们的研究重点,相信你也看过不少关于心脏"补丁"的报道。上图,心肌组织贴片「蜷缩」在口径1mm的试管里下图,从试管里释放出来的心肌组织贴片但是,想要利用这些工程化组织去修复心脏,通常需要采取开胸的心内直视手术。Radisic教授认为,这对于心肌梗死的患者来说,手术的风险通常要比可能的益处大。因此,如何突破这个技术障碍,成为她的团队关注的热点。

Radisic团队由一群跨学科的专家组成,他们在使用聚合物支架培育逼真的3D人体组织方面颇有成就。这次的可注入式组织贴片,就建立在之前的工作基础之上。其中比较重要的研究工作是由华人科学家Boyang Zhang等人于2015年完成的。当时,他同此次研究的第一作者Miles Montgomery一起,开发出了一种由2D网格支架,这种网格支架由POMAC聚合物组成,可在数月内降解。他们将心肌细胞置于这种支架上,给予电流刺激后,心肌细胞收缩,致使支架弯曲[4]。

Miles Montgomery(左)和Boyang Zhang(右)虽然,他们可以用这种2D网格支架构建多达三层的人工组织,但是毕竟能够发挥正常生理功能,还需要考虑人工组织的3D结构。在Zhang和Montgomery的共同努力下,他们又发明了名为AngioChip的3D芯片。这是一个完整的三维结构芯片,由一系列薄层构成,其内部通道完整,可以让细胞附着生长。他们利用这种芯片,构建了心脏模型。相关的研究结果,同样刊登在了2016年的《自然材料》上[5]。

跳动的心脏然而,利用这两款支架开发的人工心脏组织只是用于物研发的测评。利用人工培育的组织修复损伤器官,才是Radisic团队的最终目标。在Montgomery的不懈努力下,经过无数次的失败,他花了将近3年的时间,终于开发出了这款注入式而非植入式的心脏贴片!这款支架,依然采用POMAC聚合物为材料,与他们之前开发的两款心脏支架不同的是,由于它的网状结构特征,它能够"记住"自己的形状,在经过1mm的移液管口压缩后,依然能恢复到原来的形状。

研究人员首先将大鼠的心肌细胞,在这种支架上培养7天,让心肌细胞具有收缩能力。为了便于观察,他们让心肌细胞发出绿色荧光,让支架发出红色荧光。在体外研究中发现,经过1mm移液管压缩再伸展的贴片心肌细胞,与压缩前的心肌细胞相比,其数量和活性不受影响。注射前(左)、注射后(右),心肌细胞数量和活性不受影响

接下来,研究人员分别采用微创的注入式和大创口的植入式两种方式,将心肌贴片转移到大鼠的皮下,比较了两种移植方式对贴片的影响以及大鼠对贴片的宿主反应。经CT扫描发现,大鼠体内的注入的心肌贴片体积比植入的体积小30%,这可能是由于贴片自发展开不完全造成的。在移植贴片7天后,两种移植方式中,血管内皮细胞及平滑肌细胞水平相当,与促进愈合和利于植入物生存相关的巨噬细胞(M2)水平也相当,而注入的贴片心肌细胞量相对更高

四张图依次表示心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞;黑色为注入式,白色为植入式紧接着,研究人员采用一种针对大鼠来说微创的方式,将心肌贴片注入到心肌梗塞模型大鼠中,并对大鼠的心脏功能恢复进行了评估。他们发现,在注入贴片的第3周,与不接受贴片的大鼠相比,注入贴片的大鼠左心室射血分数明显提高了。在第5周,注入贴片的大鼠心脏收缩压更高、左心室容积更小。第6周,将大鼠的心脏取出,进行更直观的形态学检测发现,注入贴片的大鼠心脏壁的厚度增加、心肌损伤扩张更小。这都表明贴片修复了大鼠的部分心脏功能!

上图,没有修复的小鼠心脏横切图下图,修复后的小鼠心脏横切图为了验证这个微创植入贴片的手术能否在大型哺乳动物身上完成,研究人员决定在心脏体积跟人类差不多的猪身上试一试。他们给人多能干细胞来源的组织贴片加上翅膀(形状跟创可贴差不多,详见下方视频),这样操作起来更方便。通过特制的胸腔镜设备,并采用一种纤维蛋白胶粘合贴片,成功将贴片注入到了跳动的猪心脏上!并且这些接受手术的猪并没有出现心律失常、出血、气胸等并发症!

微创注入式心脏贴片(都看到最后了,来一段震(xue)撼(xing)的小视频吧)惊喜的同时,我们必须看到,这种材料能进行临床试验之前,还有很长的路要走。Radisic团队正在与其他研究人员进行合作,以评估贴片的长期稳定性以及这种心脏功能的改善是否可以维持。他们还申请了发明专利,也探索在其他器官(如肝脏)中使用贴片。

Radisic教授表示:"虽然这种补丁不能使心脏完全恢复健康,但如果可以在人类中完成,将大大提高患者的生活质量!"[2]我们期待这种组织贴片技术尽快完善,早日应用于临床,给患者带来实际的用处!参考资料:[1]https://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4956.html[2]https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170814120951.htm

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0.1mm,可以用来修复因心肌梗死导致的心肌损伤。

左图是没有被修复的小鼠心脏横切图,可以明显看到心室放大,右侧心肌壁非常薄(心衰)右图是修复后的小鼠心脏横切图,心脏容积小,心脏壁厚实(有力量)更厉害的是,给受损心脏贴上这个「创可贴」不需要做开胸手术,只需要一个孔径为1mm的管道,即可将这个贴片轻易贴到受损心肌的表面。心肌组织贴片轻易通过口径为1mm的管道,且穿过后能充分展开

这意味着这是一个微创手术,这可是传统心肌梗死治疗方法不可想象的。将来一旦被用到人身上,患者可能就不用开胸,只需微创手术,就能修复受损的心脏啦!这将大大缩短创伤愈合的时间、减少患者的痛苦!作者畅想的心肌受损治疗过程:在患者的胸腔插入一根细细的管道,对准心肌受损的部位,将心肌组织贴片注入即可

这项研究成果由加拿大多伦多大物医学工程学教授Milica Radisic团队完成。相关的研究成果刊登在顶级期刊《自然材料》上[1]。Milica Radisic教授因冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的心肌细胞坏死,即心肌梗死,是临床上常见的危急重症,可并发心律失常、休克或心力衰竭,常常危及生命。该病在欧美国家最为常见,随着社会老龄化、生活节奏的加快,心肌梗死也成为我国人民的重大疾病负担。据统计,2014年,我国心肌梗死死亡率城市为


55.32/10万,农村为
68.6/10万
[3]。

在发生心肌梗死后,即使患者被抢救回来,大量心肌细胞的死亡会使心脏上出现"疤痕",还会让左心室扩大射血分数降低(代表心脏的收缩能力,值越高,心脏的收缩能力越强),最终导致心脏功能受损。我们的心脏不仅不能自我修复,而且更糟糕的是,死亡的心肌组织会"牵连"周围的肌肉,使得"疤痕"慢慢扩大。由于心脏壁局部变薄,在血流动力学改变的情况下,容易发生室壁瘤和心脏破裂,这无疑给患者埋下了巨大的安全隐患。

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Radisic团队由一群跨学科的专家组成,他们在使用聚合物支架培育逼真的3D人体组织方面颇有成就。这次的可注入式组织贴片,就建立在之前的工作基础之上。其中比较重要的研究工作是由华人科学家Boyang Zhang等人于2015年完成的。当时,他同此次研究的第一作者Miles Montgomery一起,开发出了一种由2D网格支架,这种网格支架由POMAC聚合物组成,可在数月内降解。他们将心肌细胞置于这种支架上,给予电流刺激后,心肌细胞收缩,致使支架弯曲[4]。

Miles Montgomery(左)和Boyang Zhang(右)虽然,他们可以用这种2D网格支架构建多达三层的人工组织,但是毕竟能够发挥正常生理功能,还需要考虑人工组织的3D结构。在Zhang和Montgomery的共同努力下,他们又发明了名为AngioChip的3D芯片。这是一个完整的三维结构芯片,由一系列薄层构成,其内部通道完整,可以让细胞附着生长。他们利用这种芯片,构建了心脏模型。相关的研究结果,同样刊登在了2016年的《自然材料》上[5]。

跳动的心脏然而,利用这两款支架开发的人工心脏组织只是用于物研发的测评。利用人工培育的组织修复损伤器官,才是Radisic团队的最终目标。在Montgomery的不懈努力下,经过无数次的失败,他花了将近3年的时间,终于开发出了这款注入式而非植入式的心脏贴片!这款支架,依然采用POMAC聚合物为材料,与他们之前开发的两款心脏支架不同的是,由于它的网状结构特征,它能够"记住"自己的形状,在经过1mm的移液管口压缩后,依然能恢复到原来的形状。

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四张图依次表示心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞;黑色为注入式,白色为植入式紧接着,研究人员采用一种针对大鼠来说微创的方式,将心肌贴片注入到心肌梗塞模型大鼠中,并对大鼠的心脏功能恢复进行了评估。他们发现,在注入贴片的第3周,与不接受贴片的大鼠相比,注入贴片的大鼠左心室射血分数明显提高了。在第5周,注入贴片的大鼠心脏收缩压更高、左心室容积更小。第6周,将大鼠的心脏取出,进行更直观的形态学检测发现,注入贴片的大鼠心脏壁的厚度增加、心肌损伤扩张更小。这都表明贴片修复了大鼠的部分心脏功能!

上图,没有修复的小鼠心脏横切图下图,修复后的小鼠心脏横切图为了验证这个微创植入贴片的手术能否在大型哺乳动物身上完成,研究人员决定在心脏体积跟人类差不多的猪身上试一试。他们给人多能干细胞来源的组织贴片加上翅膀(形状跟创可贴差不多,详见下方视频),这样操作起来更方便。通过特制的胸腔镜设备,并采用一种纤维蛋白胶粘合贴片,成功将贴片注入到了跳动的猪心脏上!并且这些接受手术的猪并没有出现心律失常、出血、气胸等并发症!

微创注入式心脏贴片(都看到最后了,来一段震(xue)撼(xing)的小视频吧)惊喜的同时,我们必须看到,这种材料能进行临床试验之前,还有很长的路要走。Radisic团队正在与其他研究人员进行合作,以评估贴片的长期稳定性以及这种心脏功能的改善是否可以维持。他们还申请了发明专利,也探索在其他器官(如肝脏)中使用贴片。

Radisic教授表示:"虽然这种补丁不能使心脏完全恢复健康,但如果可以在人类中完成,将大大提高患者的生活质量!"[2]我们期待这种组织贴片技术尽快完善,早日应用于临床,给患者带来实际的用处!参考资料:[1]arc_25">[3] 陈伟伟,高润霖,刘力生,等. 《中国心血管病报告2015》概要. 中国循环杂志, 2016, 31: 624-6


32.[4] Zhang B, Montgomery M, Denport-Huyer L, et al. Platform technology for scalable assembly of instantaneously functional mosaic tissues[J]. Science advances, 2015, 1
(7): e15004
23.[5] Zhang B, Montgomery M, Chamberlain M D, et al. Biodegradable scaffold with built-in vasculature for organ-on-a-chip engineering and direct surgical anastomosis[J]. Nature materials, 2016, 15
(6): 6
69.

━━━━━封面来源:奇点网 排版:陈光 校对:陈光如果您有国内外科技行业新鲜资讯或独到见解,欢迎与Xtecher联系微信:littlefish_forever邮箱:xiru.duan@xtecher.comXtecher官网平台现开通认证作者,有发稿意向的个人或媒体,可联系微信:junmabaiyi948

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