近日,來自加拿大多倫多大學(xué)的Milica Radisic等人使用可生物降解的聚合物(聚(馬來酸八甲酯(酸酐)檸檬酸鹽))設(shè)計了一種柔性和微結(jié)構(gòu)的支架,用于通過注射進(jìn)行功能性組織輸送。支架的形狀記憶功能是由于微細(xì)晶格的設(shè)計。將支架和心臟貼片(1cm×1cm)通過小至1mm的孔遞送,注射后恢復(fù)其初始形狀,而不影響心肌細(xì)胞活力和功能。相關(guān)成果以“Flexible shape-memory scaffold for minimally invasive delivery of functional tissues”為題發(fā)表在了Nature Materials上。
圖1 支架合成,制造和表征
a)通過混合三種不同的單體合成aPOMAC預(yù)聚物
b)將POMAC預(yù)聚物與Irgacure 2959混合,然后注入PDMS模具中
c)POTOMAC的FTIR光譜顯示了POTOMAC化學(xué)結(jié)構(gòu)中的氫原子排列
d)POTOMAC預(yù)聚物的1H-NMR光譜證實(shí)了POTOMAC結(jié)構(gòu)
e)用于POMAC支架制造的各種格子設(shè)計
f )將折疊的支架推動通過1mm孔口測量的注射性
g)注射到Dulbecco磷酸鹽緩沖鹽水(n = 6)后展開成功
h)POMAC和POMAC小鼠CM在長邊和短邊方向(分別為x和y方向)的代表性單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變圖
i)POTOMAC和POMAC小鼠CM(Sprague Dawley)在應(yīng)力應(yīng)變圖中得出的x和y方向的平均有效彈性值
圖2 在形狀記憶支架上功能性心臟組織
a)體內(nèi)應(yīng)用功能性和可注射的心臟貼片的示意圖
b)電刺激的生物反應(yīng)器(ES)和工程心臟組織的成熟
c)具有襟翼的支架的SEM圖像
d)F-肌動蛋白(紅色)和肌節(jié)α-肌動蛋白(綠色)的免疫染色
e,f)無ES(n = 3)和有ES(n = 6)的收縮性心臟組織的ET(e)和MCR(f)
圖3 皮下注射小鼠心臟組織
a)組織切片的組織學(xué)分析
b)7天后通過手術(shù)或注射植入的心臟組織中cTnT(紅色)和細(xì)胞核(藍(lán)色)的免疫染色
c-f)7天內(nèi)通過手術(shù)或注射植入的心臟組織的定量
該團(tuán)隊設(shè)計了聚合物支架以產(chǎn)生用于體內(nèi)微創(chuàng)遞送的柔性心臟貼片,同時保持細(xì)胞活力和功能。鎖孔方法仍然需要經(jīng)驗(yàn)豐富的從業(yè)者,有一定的手術(shù)風(fēng)險因素。隨著微創(chuàng)手術(shù)逐漸走向標(biāo)準(zhǔn)化以及成本逐漸降低,相信未來的支架會越來越普及。
論文鏈接:http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4956.html?foxtrotcallback=true
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