电子血管：促进血液流动，协助药物输送

文/陈根

多年来,科学家们一直致力于血管的生物工程,这些血管生物工程的开发可以帮助研究人员研究疾病,治疗肾衰竭患者,或者更换心血管疾病患者堵塞的血管。其进展也对于解决心血管系统中尚未解决的生物医学问题具有巨大的潜力。

近日,中国和瑞士的科学家们合作开发了一种可植入的医疗设备,这种设备可以模仿血管的主要功能,可以用来促进血液流动,也可以配置成协助药物输送、参与伤口愈合甚至基因治疗,且比天然的对应物更进一步。

事实上,此前的研究已经开发出多种组织工程血管,为心血管疾病患者难以治疗的微小血管阻塞提供机械支持。

但这些组织工程血管有其局限性:它们不能主动帮助血管组织再生,而且与自然组织不同,它们经常在血流时引起炎症。以至于现有的小直径组织工程血管都不能满足治疗心血管疾病的需要。

为了克服现有技术的局限性,研究人员用一根圆柱杆卷起由聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)制成的金属聚合物导体膜,制造出可生物降解的电子血管。

研究人员表示,在实验室的伤口愈合模型中,来自血管的电刺激增加了内皮细胞的增殖和迁移,这表明电刺激可以促进新内皮血管组织的形成。研究人员还成功地将三种不同类型的荧光细胞与电穿孔技术相结合,将其应用于血液细胞的可渗透性更强的细胞中。

接下来,研究人员在新西兰兔子身上测试了这种装置,用电子血管替代了它们的颈动脉——为大脑、颈部和面部供血。

具体来说,研究人员用多普勒超声成像技术对植入物进行了为期三个月的监测,发现这种装置在整个植入过程中都能提供充足的血流。用X射线和染料观察动脉内部的成像测试显示,人造动脉的功能似乎和天然动脉一样好,没有变窄的迹象。当研究人员在三个月后取出植入物并分析兔子的内脏时,他们没有发现任何证据表明这些装置产生了炎症反应。

尽管这些电子血管在兔子身上显示出了替代动脉的前景,但在这项技术准备用于人体试验之前,还需要做更多的工作,包括在更大的兔子和其他动物群体中进行长期的安全性试验。

此外,为了适合长期植入,电子血管需要与比本研究中使用的电穿孔装置更小的电子设备配对。

这项研究已发表在10月1日的Matter杂志上。