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來(lái)源：美國(guó)物理研究所（American Institute of Physics）
當(dāng)發(fā)生心臟病發(fā)作時(shí)，心臟組織中的肌肉可能會(huì)結(jié)疤，從而影響健康心臟功能所必需的電活動(dòng)。可以使用藥物治療來(lái)減輕進(jìn)一步的損害，但是這些不會(huì)導(dǎo)致組織再生。使用人工材料修補(bǔ)或重建受損的部分已經(jīng)嘗試過(guò)，但直到最近才集中于正確心臟手術(shù)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(dǎo)電生物材料用于心臟修復(fù)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(xì)胞的支架，制造導(dǎo)電膜以修復(fù)受損的組織，以及生產(chǎn)可注射的水凝膠以將藥物運(yùn)送至特定的心臟區(qū)域。
當(dāng)心肌細(xì)胞收縮時(shí)，心臟就會(huì)跳動(dòng)。心肌由精確定向的纖維組成，因此收縮以扭曲的方式發(fā)生。收縮是由來(lái)自稱為竇房結(jié)的特殊細(xì)胞的電信號(hào)觸發(fā)的。該信號(hào)通過(guò)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(huì)停止此信號(hào)，從而干擾收縮。
研究人員現(xiàn)在正在開發(fā)導(dǎo)電材料，以通過(guò)匹配天然心肌的電導(dǎo)特性來(lái)克服疤痕組織的這一問(wèn)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(zhì)的聚合物（塑料）可以導(dǎo)電。
引入體內(nèi)的任何異物必須具有生物相容性，以避免短期和長(zhǎng)期毒性。一些毒性問(wèn)題是微妙的。例如，銀納米顆粒在遞送至肺部時(shí)具有大小依賴性的毒性。對(duì)于許多此類材料，毒性（尤其是長(zhǎng)期毒性）尚未得到評(píng)估。但是，其中一些物質(zhì)可能會(huì)產(chǎn)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(dǎo)電接枝或支架，因?yàn)樗梢栽跊]有不同支撐材料的情況下制成3-D結(jié)構(gòu)。”研究人員還建議，通過(guò)在制備材料時(shí)更充分地純化，可以防止PEDOT的某些毒性。需要進(jìn)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(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。