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)科研究團隊，成功開發(fā)并動物實驗驗證了一種新型3D打印強化心臟補片（RCPatch），為心臟缺損修復(fù)和心肌組織再生帶來新的進展。

3D打印心臟補片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，嚴重時甚至引發(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)有補片的局限，研究團隊在Robert Katzschmann教授與Omer Dzemali教授帶領(lǐng)下，創(chuàng)新性地設(shè)計了RCPatch。這一補片由三部分組成：用于封閉損傷的細網(wǎng)、3D打印可降解聚合物支架，以及填充活性心肌細胞的水凝膠。3D打印支架采用晶格結(jié)構(gòu)，兼具機械強度與生物可降解性，能夠支撐含有心肌細胞的水凝膠填充，并與心臟組織緊密結(jié)合。

△強化心臟組織補片概覽

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

這項研究的主要作者Lewis Jones解釋說：“傳統(tǒng)的心臟補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片來解決這個問題，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)制造可植入增強型心臟組織貼片”（傳送門）

實現(xiàn)心臟高壓封閉+組織再生

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

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。”這三種成分的結(jié)合最終形成了一個致密且易于使用的復(fù)合心臟補片，部分成分由活細胞構(gòu)成。

△心臟超材料的設(shè)計、制造和特性

初步的動物實驗已經(jīng)證明了該補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，即便在真實血壓條件下，3D打印補片也能保持結(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械增強型組織工程心臟補片奠定了堅實的基礎(chǔ)。從長遠來看，RCPatch不僅能夠修復(fù)心肌損傷，還可能促進心肌再生，最終實現(xiàn)對心臟的完全治愈。下一步，研究人員計劃進一步開發(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。