（來源：MIT News）

心肌梗死（Myocardial infarction，簡稱 MI）依然是全球最緊迫的健康難題之一，盡管急性期的外科救治手段不斷進(jìn)步，仍有數(shù)以百萬計(jì)的患者面臨長期心功能障礙。其核心挑戰(zhàn)在于：MI 之后的生物反應(yīng)呈現(xiàn)出明顯的分階段特征，而現(xiàn)有多數(shù)療法僅能一次性釋放藥物，難以契合這一動(dòng)態(tài)修復(fù)過程的節(jié)奏。

近日，麻省理工學(xué)院（MIT）的工程師們開發(fā)出一種可柔性貼敷于心臟表面的藥物遞送貼片，可在心臟病發(fā)作后促進(jìn)心臟組織的愈合與再生。

這種新型貼片能夠攜帶多種藥物，并按照預(yù)設(shè)時(shí)間表分階段釋放。在對(duì)大鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這種治療方法可使受損心肌組織減少約 50%，并顯著改善心臟功能。研究團(tuán)隊(duì)表示，如果未來獲準(zhǔn)應(yīng)用于人體，這種貼片有望幫助心?；颊呋謴?fù)更多的心功能。

“當(dāng)一個(gè)人經(jīng)歷嚴(yán)重心臟病發(fā)作時(shí)，受損的心肌組織無法有效再生，導(dǎo)致心臟功能永久性喪失。受損的組織不會(huì)自行恢復(fù)?！甭槭±砉W(xué)院科赫綜合癌癥研究所首席研究員安娜·雅克勒內(nèi)茨（Ana Jaklenec）說，“我們的目標(biāo)是恢復(fù)這種功能，讓患者在心肌梗死后重新?lián)碛幸粋€(gè)更強(qiáng)大、更有韌性的心臟?！?/p>

該研究由麻省理工學(xué)院大衛(wèi)·H·科赫講席教授、科赫研究所成員羅伯特·蘭格（Robert Langer）共同領(lǐng)導(dǎo)，論文第一作者為前 MIT 博士后 Erika Wang。研究成果發(fā)表于 Cell Biomaterials。

程序化藥物遞送

心臟病發(fā)作后，許多患者會(huì)接受搭橋手術(shù)以改善血流，但這并不能修復(fù)受損的心肌組織。MIT 團(tuán)隊(duì)希望研發(fā)一種可在手術(shù)中同步植入的貼片，既能穩(wěn)定附著于心臟表面，又能在隨后數(shù)周內(nèi)持續(xù)、定時(shí)釋放藥物，促進(jìn)組織修復(fù)。

為應(yīng)對(duì)這一關(guān)鍵挑戰(zhàn)，他們開發(fā)了一種名為 TIMED（temporal intervention with microparticle encapsulation and delivery） 的系統(tǒng)。該混合型聚合物系統(tǒng)將多種載藥微粒嵌入水凝膠中，兼具優(yōu)異的機(jī)械性能與可控釋放特性，能夠在如心臟等動(dòng)態(tài)手術(shù)環(huán)境中穩(wěn)定發(fā)揮作用。

通過改變聚合物分子量，研究人員可以精確控制微粒的降解速度，從而設(shè)定藥物釋放時(shí)間。此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了三類降解速率不同的微粒，分別在植入后的第 1–3 天、第 7–9 天與第 12–14 天釋放藥物，實(shí)現(xiàn)有節(jié)奏的分階段治療。

第一階段在心梗后的急性期立即釋放neuregulin-1（成纖維細(xì)胞生長因子），用于細(xì)胞保護(hù)；第二階段在恢復(fù)期釋放VEGF（血管內(nèi)皮生長因子），促進(jìn)血管生成；第三階段在后期釋放GW788388，以防止過度纖維化，同時(shí)避免早期抑制必要的膠原形成。

（來源：Cell Biomaterials）

研究人員將這些微粒陣列式嵌入水凝膠薄膜中，材料由藻酸鹽與 PEGDA 兩種生物相容性聚合物組成，會(huì)在體內(nèi)逐漸降解。貼片尺寸僅為數(shù)毫米，柔韌而牢固，類似隱形眼鏡。

改善心臟功能

人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（hiPSC）來源心臟組織模型大鼠急性心梗模型中，TIMED 系統(tǒng)均顯示顯著療效。

在體外模型中，TIMED 貼片使細(xì)胞存活率較低氧對(duì)照提高 1.5 倍；在大鼠模型中（涵蓋雌雄兩組），TIMED 植入后生存率較未治療組提高 33%，較靜脈注射組提高 17%；終點(diǎn)時(shí)射血分?jǐn)?shù)（EF）與縮短分?jǐn)?shù)（FS）均提高約 15%；梗死面積減少約 50%，顯示出強(qiáng)勁的組織再生與損傷修復(fù)能力。

這些功能性恢復(fù)效果與細(xì)胞治療、外泌體貼片及工程水凝膠在動(dòng)物心梗模型中的表現(xiàn)相當(dāng)。不同的是，TIMED 通過無細(xì)胞、程序化釋放的方式實(shí)現(xiàn)相似療效：在不同時(shí)間釋放促進(jìn)存活、促血管生成與抗纖維化信號(hào)，改善收縮功能與心臟重塑。這表明，分階段給藥可作為替代復(fù)雜細(xì)胞治療的有效方案，在可制造性、穩(wěn)定性及安全性方面更具優(yōu)勢。

值得注意的是，TIMED 貼片顯著減少術(shù)后心包粘連，較對(duì)照組降低 69%。這一現(xiàn)象部分歸因于其調(diào)控 TGF-β 通路 的作用。膠原合成在早期修復(fù)中至關(guān)重要，但在后期過度表達(dá)會(huì)形成纖維帶或粘連。TIMED 在術(shù)后第二周釋放 TGF-β 抑制劑，有效抑制過度膠原沉積，既保證初期修復(fù)，又避免晚期粘連。

此外，TIMED 貼片在 4°C 條件下保存 1 個(gè)月后，蛋白質(zhì)降解極低，機(jī)械性能保持初始強(qiáng)度的 85% 以上，封裝藥物活性保持 80% 以上，有助于臨床轉(zhuǎn)化，具備成為“即用型產(chǎn)品”的潛力。

其微制造工藝簡潔高效，可支持在單個(gè)聚合物貼片上實(shí)現(xiàn)重復(fù)給藥，預(yù)期將進(jìn)一步改善長期康復(fù)效果，并降低多次手術(shù)帶來的高昂成本。

研究還發(fā)現(xiàn)，貼片會(huì)隨著時(shí)間逐漸降解，在一年內(nèi)變成極薄的一層，不影響心臟的機(jī)械功能。

在此次研究中，neuregulin-1 和 VEGF 已在心臟疾病治療的臨床試驗(yàn)中使用過，但 GW788388 目前僅在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中探索過。團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃在更具臨床相關(guān)性的環(huán)境中開展研究，包括缺血再灌注（IR）損傷模型和大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)循序漸進(jìn)的臨床轉(zhuǎn)化。

1.https://news.mit.edu/2025/new-patch-could-help-heal-heart-1104

2.https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(25)00240-5