在心肌梗塞中植入后,导电聚合物水凝支持细胞电信号并改善心脏功能
Anton Mihic1, Zhi Cui1, Jun Wu1
1From Division of Cardiovascular Surgery, Toronto General Research Institute, University Health Network, Ontario, Canada (A.M., Z.C., J.W., G.V., Y.M., S.-H.L. S.L., R.D.W., R.-K.L.); Department of Surgery, Division of Cardiac Surgery, University of Toronto, Ontario, Canada (A.M., Z.C., J.W., G.V., Y.M., S.-H.L. S.L., R.D.W., R.-K.L.); and Department of Chemical Engineering, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan (H.-W.S.).
一种新的导电聚合物, 聚烯基, 在心肌梗塞后恢复心脏组织的电导. 这种生物材料可以改善心脏功能和同步收缩,
科学领域:
- 生物材料科学
- 心血管研究
- 复原医学
背景情况:
- 心肌梗塞 (MI) 由于痕组织的非导电性质而破坏同步的心脏收缩.
- 这种电解会通过隔离可行的心肌细胞来损害心室功能.
- 通过导电生物材料恢复脉冲传播可以同步收缩并改善心脏功能.
研究的目的:
- 开发和评估一种导电生物材料,用于恢复心脏梗塞的电导.
- 评估导电生物材料在心脏病发作后改善心脏功能方面的有效性.
主要方法:
- 通过将pyrrole移植到chitosan上来合成一种导电性多 (PPy) - 酸水凝.
- 通过循环电压测量描述了PPy-chitosan的半导体特性.
- 在体外评估生物相容性 (细胞附着,新陈代谢,增殖).
- 在体外评估心肌细胞和骨肌肉的电信号传导.
- 在患有心脏病的老鼠身上进行的体外研究包括注射PPy- 基托桑,随后进行电生理学评估 (QRS间隔,激活速度,光学映射) 和心脏功能分析 (心声学,压力- 体积循环).
主要成果:
- 与纯基托不同,PPy-基托具有半导体性质.
- 这种水凝支持细胞的附着,新陈代谢和增殖.
- 观察到心肌细胞中Ca2+信号传导的增强和远距离的骨肌肉之间的电合的改善.
- 在体内,对大鼠的PPy- 基托桑注射降低了QRS间隔,增加了激活速度,表明电导率有所改善.
- 光学测绘显示治疗大鼠的边界区域活化增加.
- 心脏功能指数 (射出分数,分数缩短,预加载可调用的中风工作) 在注射后8周显著改善.
结论:
- 一种生物相容的导电生物材料,PPy-chitosan,已成功合成.
- 在体外和体内,PPy- 基托桑增强了生物电导.
- 与非导电聚合物相比,注射PPy- 基托桑在心肌梗塞后可以更好地维持心脏功能.
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