蘇黎世聯(lián)邦理工開發(fā)可降解3D打印心臟貼片RCPatch，助力心臟組織再生

2025年8月8日，南極熊獲悉，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）與蘇黎世大學(xué)醫(yī)院組成的跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，成功開發(fā)并動物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種新型3D打印強(qiáng)化心臟補(bǔ)片（RCPatch），為心臟缺損修復(fù)和心肌組織再生帶來新的進(jìn)展。

3D打印心臟補(bǔ)片RCPatc

心臟病發(fā)作后，心臟局部供血中斷，導(dǎo)致心肌缺氧壞死，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)心壁破裂，需緊急手術(shù)修復(fù)。目前臨床常用的牛心包補(bǔ)片（BPP）雖具備良好穩(wěn)定性和滲透性，但因它的生物惰性，長期植入后易引發(fā)鈣化、血栓及炎癥等并發(fā)癥，且無法與心臟組織整合。

針對現(xiàn)有補(bǔ)片的局限，研究團(tuán)隊(duì)在Robert Katzschmann教授與Omer Dzemali教授帶領(lǐng)下，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了RCPatch。這一補(bǔ)片由三部分組成：用于封閉損傷的細(xì)網(wǎng)、3D打印可降解聚合物支架，以及填充活性心肌細(xì)胞的水凝膠。3D打印支架采用晶格結(jié)構(gòu)，兼具機(jī)械強(qiáng)度與生物可降解性，能夠支撐含有心肌細(xì)胞的水凝膠填充，并與心臟組織緊密結(jié)合。

△強(qiáng)化心臟組織補(bǔ)片概覽

Katzschmann表示：“RCPatch可能成為由牛心包制成的傳統(tǒng)補(bǔ)片的長期替代品，我們的目標(biāo)是開發(fā)一種不僅可以填補(bǔ)缺陷而且還可以幫助完全修復(fù)缺陷的補(bǔ)片。”

這項(xiàng)研究的主要作者Lewis Jones解釋說：“傳統(tǒng)的心臟補(bǔ)片無法與心臟組織整合，會永久地留在體內(nèi)。我們希望通過我們的補(bǔ)片來解決這個(gè)問題，它可以與現(xiàn)有的心臟組織整合，最終完全降解，不留異物。

△相關(guān)研究已發(fā)表在《Advanced Materials》期刊上，研究題目為“體積3D打印和熔化電寫技術(shù)制造可植入增強(qiáng)型心臟組織貼片”（傳送門）

實(shí)現(xiàn)心臟高壓封閉+組織再生

在初步動物實(shí)驗(yàn)中，RCPatch已成功植入豬心臟左心室，并在真實(shí)血壓環(huán)境下展現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)構(gòu)完整性和止血效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，RCPatch不僅能有效封閉心臟缺損，還能促進(jìn)心肌細(xì)胞的生長與組織再生，有望成為傳統(tǒng)牛心包補(bǔ)片的理想替代方案。

Jones表示：“新型3D打印心臟貼片最大的優(yōu)勢在于，細(xì)胞與組織結(jié)合后，支架會完全降解，這意味著不會留下任何異物�！边@三種成分的結(jié)合最終形成了一個(gè)致密且易于使用的復(fù)合心臟補(bǔ)片，部分成分由活細(xì)胞構(gòu)成。

△心臟超材料的設(shè)計(jì)、制造和特性

初步的動物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了該補(bǔ)片能夠成功植入并承受心臟高壓。研究人員成功阻止了出血并恢復(fù)了心臟功能。在豬模型的臨床前測試中，RCPatch 用于封閉左心室的人工缺損。并且研究人員已經(jīng)證明，即便在真實(shí)血壓條件下，3D打印補(bǔ)片也能保持結(jié)構(gòu)完整性。

研究人員為開發(fā)一種適用于人體植入的機(jī)械增強(qiáng)型組織工程心臟補(bǔ)片奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從長遠(yuǎn)來看，RCPatch不僅能夠修復(fù)心肌損傷，還可能促進(jìn)心肌再生，最終實(shí)現(xiàn)對心臟的完全治愈。下一步，研究人員計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)這種材料，并在長期動物研究中評估它的穩(wěn)定性和功能性。