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新聞資訊

來源:美國物理研究所(American Institute of Physics)

當發生心臟病發作時,心臟組織中的肌肉可能會結疤,從而影響健康心臟功能所必需的電活動?梢允褂盟幬镏委焷頊p輕進一步的損害,但是這些不會導致組織再生。使用人工材料修補或重建受損的部分已經嘗試過,但直到最近才集中于正確心臟手術所需的電性能。

在本周的APL生物工程研究人員中,研究人員將導電生物材料用于心臟修復和治療。研究人員考慮了使用這些材料的三種方式:制造可在其上再生心臟細胞的支架,制造導電膜以修復受損的組織,以及生產可注射的水凝膠以將藥物運送至特定的心臟區域。

當心肌細胞收縮時,心臟就會跳動。心肌由精確定向的纖維組成,因此收縮以扭曲的方式發生。收縮是由來自稱為竇房結的特殊細胞的電信號觸發的。該信號通過心肌傳播到心肌,除非它遇到疤痕組織。用作電絕緣體的疤痕可能會停止此信號,從而干擾收縮。

研究人員現在正在開發導電材料,以通過匹配天然心肌的電導特性來克服疤痕組織的這一問題。本文所審查的材料類型包括小管或碳板;微小的金屬納米粒子,通常是銀或金;金屬碳化物,包括廣泛使用的碳化鈦;以及摻雜有特殊物質的聚合物(塑料)可以導電。

引入體內的任何異物必須具有生物相容性,以避免短期和長期毒性。一些毒性問題是微妙的。例如,銀納米顆粒在遞送至肺部時具有大小依賴性的毒性。對于許多此類材料,毒性(尤其是長期毒性)尚未得到評估。但是,其中一些物質可能會產生有益的作用。例如,某些稱為MXene的金屬碳化物可能具有抗炎作用。

共同作者邁克爾·莫納漢(Michael Monaghan)建議:“被稱為PEDOT的聚合物可能最適合用于導電接枝或支架,因為它可以在沒有不同支撐材料的情況下制成3-D結構。”研究人員還建議,通過在制備材料時更充分地純化,可以防止PEDOT的某些毒性。需要進一步研究。

More information: "The rationale and emergence of electroconductive biomaterial scaffolds in cardiac tissue engineering," APL Bioengineering, DOI: 10.1063/1.5116579

原文鏈接:https://phys.org/news/2019-10-electrically-materials-hearts.html

聲明:本文由 Newfellow 編譯,中文內容僅供參考,一切內容以英文原版為準。


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