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心肌梗塞?心梗治疗仪 Therepi 可能是你的救星

10 4月 2019

胸闷,呼吸急促。 下颌,手臂或背部疼痛 - 我是否心脏病发作!?

虽然我们中的许多人都熟悉这些症状和体征,但我们对心脏病发作期间心脏实际上发生了什么,也就是心肌梗塞一无所知。事实上,许多人在经历一次心脏恢复后,都不会完全恢复心脏功能。虽然目前针对恢复心脏血流的疗法已被证明是成功的,但残留的心肌瘢痕常常会使患者无法完全恢复心功能, 将来仍有有心脏衰竭的风险。

干细胞、大分子或小分子的使用一直是心脏再生治疗领域的热门话题。然而,移植材料在心肌梗塞(MI)后心脏的传递和生存能力的限制是一个持续存在的问题。

为了解决这些问题,来自爱尔兰高威国立大学(高威),哈佛大学,麻省理工学院,三一学院,爱尔兰皇家外科医学院和AMBER的研究人员合作研发团队开发了一种名为 Therepi 的心梗治疗仪设备。通过将 Millar 的高灵敏度、压力容积导管与 PowerLab 数据采集和 Labchart 数据分析软件相结合,该团队能够准确地报告 Therepi 系统的心脏组织再生效应。

 

Therepi 系统的发展

Therepi 聚合物容器。图片来源:Nature Biomedical Engineering, Whyte et al.; Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives license

Therepi 的目的是允许通过连接到皮下端口的小型聚合物容器将小分子,大分子和细胞直接和重复递送到受损心脏。更重要的是,这种植入式系统允许多种治疗,以促进组织修复,同时消除了多种手术的需求。该研究于去年的《自然·生物医学工程》期刊上发表。 

 

在大鼠模型中测试 Therepi 系统的可行性

Whyte 等人测试了大鼠模型中 Therepi 系统的可行性。 使用胸廓切开术插入装置,在此期间左前降支动脉永久性结扎以诱导心肌梗塞。 所使用的手术方法的详细描述可在补充信息中获得。

为了在28天的研究期内测试 Therepi 作为治疗传递系统的可行性,他们研究了:

  • 小分子的靶向输送- 使用成像底物D-荧光素
  • 递送材料的定位,即细胞,旁分泌因子和其他大分子
  • 大分子穿透心肌组织到目标区域的能力
  • 通过端口重复细胞递送对驻留细胞群的影响
  • 基于Therepi的细胞再灌注,即重复给药,心脏功能是否得到改善

在为期28天的研究中,5个不同的治疗组被用来确定 Therepi 系统对心脏功能的影响;(1)伪影(仅心肌梗死),(2)单次注射细胞,(3)Therepi 无任何细胞,(4)Therepi 有细胞,(5)Therepi 有细胞和再填充物。

 

使用心室压力容积(PV)环分析测量心功能的变化

为了测量输送系统对改善心脏功能的功效,研究人员使用超声回声和 PV 导管(Millar Mikro-Tip)对每个测试组进行功能性血流动力学测量。 使用大鼠压力-容积导管(SPR-838)经心尖插入左心室测量量心室压力容积(PV),同时使用 Powerlab 8/35 和带有 PV 模块的 LabChart Pro 8 软件获得并分析PV数据。然后可以比较从不同测试组产生的PV环,并绘制射血分数和每搏作功的数据作为评估心脏功能变化的依据。此类分析强调了 Therepi +细胞+再灌注对增加射血分数和心脏每搏功的影响,表明治疗具有积极的愈合效果。

更多信息:了解心室压力 – 容积导管校准和实验设计(视频)

大鼠压力容积导管 SPR-838

PowerLab 8/35

 

主要发现

这项全面的研究不仅包括 Therepi 系统的设计,还包括大鼠模型的临床前试验,突出了该系统在临床环境中的应用潜力。总的来说,这项研究的结果表明,Therepi 能够:

  • 有效地将小分子递送到患病区域,并且具有功能效果,或用于体内成像,以量化心脏细胞数量
  • 能够局部递送大分子,这些大分子可以穿透纤维性心脏组织并以三维方式定位病变区域
  • 提供在体无创补充细胞的机制,通过将目标部位的细胞数增加多达10倍来改善心脏再生

虽然在28天后,Therepi 系统加上多次剂量的实验组得到的效果最好,单用 Therepi 的对照组(2)中,心功能仅略有改善。有趣的是,人们认为单用 Therepi 系统就有助于心脏的愈合,因为它既可以提供心脏组织重塑的机械加固,也可以刺激由于异物的存在而改变的愈合反应。

这是由 Whyte 等人设计的创新型生物技术。 为心脏再生疗法的临床转译提供了可行的机制,以及作为药物输送系统用于治疗其他疾病和健康问题的潜在方案。

 

下一步?

虽然这在研究和临床领域都是一项很有前景的新技术,但 Whyte 提到未来的工作将集中在开发可生物降解的装置上,以便治疗后心脏上不会留下异物。 还提到了一种永久性装置,其可以允许最初的急性治疗补充并包含前面所说的长期加强效果。

 


 

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更多详细信息,请访问:Broken heart? Cardiac regeneration 'Therepi' might just be your savior