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心力衰竭，（簡稱心衰），是冠心病、心肌梗死、結(jié)構(gòu)性心臟病等幾乎所有心血管疾病終末期的臨床表現(xiàn)，是一種高發(fā)病率、高死亡率、高住院率的心血管疾病，我國心衰患者高達1200萬，約50%患者確診后5年內(nèi)死亡，是心血管治療領(lǐng)域尚未取得突破的巨大挑戰(zhàn)。目前針對心衰治療的臨床策略主要包括藥物、心臟輔助裝置與心臟移植術(shù)。前兩者只能在一定程度上緩解心衰患者的臨床癥狀，無法從根本上治愈，心臟移植手術(shù)依舊是心衰終末期患者的主要治療手段，但供體不足和免疫排斥等問題，嚴重制約了患者救治。隨著新型生物材料的快速發(fā)展，可注射水凝膠材料有望成為心衰治療的有效方案。

四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院院長和國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心主任王云兵教授團隊與企業(yè)合作，近10年來年攻關(guān)心衰治療可注射水凝膠材料和經(jīng)導(dǎo)管微創(chuàng)介入器械開發(fā)中面臨的一系列難題。經(jīng)過對水凝膠材料及器械的不斷創(chuàng)新研發(fā)和優(yōu)化篩選，聯(lián)合杭州德柯醫(yī)療科技有限公司于2021年3月在西京醫(yī)院完成全球首例經(jīng)導(dǎo)管微創(chuàng)介入心衰治療水凝膠臨床實驗，開創(chuàng)了心衰治療水凝膠材料及器械創(chuàng)新的新高峰，已完成的多例臨床試驗均表現(xiàn)出良好的安全性和有效性。

配合心衰治療水凝膠產(chǎn)品的開發(fā)，近日，王云兵教授團隊在生物材料領(lǐng)域頂級期刊《Biomaterials》詳細報道了課題組在此領(lǐng)域的最新研究進展。通過合成一種攜載抗炎納米顆粒和定制重組III型人源化膠原蛋白(rhCol III)的微環(huán)境響應(yīng)多功能水凝膠，該水凝膠能夠在心衰部位（酸性環(huán)境和高ROS）響應(yīng)按需釋放出抗炎藥物姜黃素(Cur)和rhCol III。Cur具有良好的抗氧化和抗炎性能，可有效降低ROS水平和細胞凋亡，抑制炎癥反應(yīng)，定制化的rhCol III可促進細胞增殖、遷移和血管生成。體內(nèi)實驗結(jié)果表明多功能響應(yīng)水凝膠表現(xiàn)出良好的促受損心肌組織修復(fù)的效果，顯著提高心肌標(biāo)志物α-actinin和CX43的表達，表明水凝膠治療后的心臟心功能得到迅速恢復(fù)?？傊h(huán)境響應(yīng)多功能水凝膠通過聯(lián)合抗凋亡、抗炎和促血管重構(gòu)機制，在加速受損心臟修復(fù)方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，為心衰治療開拓了新方向。

圖1.微環(huán)境響應(yīng)多功能水凝膠的制備及促進受損心肌組織修復(fù)的作用機制。

 圖2. 微環(huán)境響應(yīng)多功能水凝膠的材料學(xué)性能、流變學(xué)性能表征及藥物釋放行為結(jié)果。

 圖3. 微環(huán)境響應(yīng)多功能水凝膠的體內(nèi)治療效果，包括超聲心動圖及相關(guān)參數(shù)分析。治療28天后心臟的H&E和Masson染色及心室壁厚和梗死面積的定量分析結(jié)果。

 圖4. 微環(huán)境響應(yīng)多功能水凝膠對心功能指標(biāo)α-actinin和CX43表達的影響結(jié)果。

以上相關(guān)研究成果以題為Regeneration of infarcted hearts by myocardial infarction-responsive injectable hydrogels with combined anti-apoptosis, anti-inflammatory and pro-angiogenesis properties發(fā)表在《Biomaterials》，文章第一作者是四川大學(xué)國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心胡成副研究員，通訊作者為王云兵教授和楊立副研究員。