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瓣膜性心臟?。╒HD）是一種常見的結(jié)構(gòu)性心臟病。對(duì)于重度VHD患者而言，人工瓣膜置換術(shù)是目前最有效的治療方式。然而，現(xiàn)有的瓣膜假體存在一定的局限性：機(jī)械瓣需要終身抗凝治療，而生物瓣耐久性有限，特別是年輕患者可能面臨再次手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何提升人工瓣膜的性能并延長(zhǎng)其使用壽命就成為了研究重點(diǎn)。

近年來，材料科學(xué)的突破推動(dòng)了高分子材料的快速發(fā)展，聚合物材料的應(yīng)用為心臟瓣膜領(lǐng)域提供了更多選擇。與生物瓣相比，聚合物瓣膜更薄、耐久性更長(zhǎng)且血液相容性更好，具有廣闊的應(yīng)用前景。如今，以SIKELIA系統(tǒng)以及Tria外科瓣為代表的聚合物瓣膜正逐漸進(jìn)入臨床，其有效性和安全性得到初步驗(yàn)證。

近日，復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院潘文志教授、陸蕾教授在《中國(guó)介入心臟雜志》發(fā)表綜述，介紹了聚合物瓣膜材料、制備工藝以及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，以期為該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究和臨床應(yīng)用提供參考。

材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新

Foldax Tria瓣膜系統(tǒng)

美國(guó)Foldax公司推出的Tria外科瓣膜是目前全球進(jìn)展最快的聚合物瓣膜系統(tǒng)。Tria的瓣葉采用了Foldax自主研發(fā)的新型高分子材料——Life Polymer。該材料是一種改良的生物穩(wěn)定性彈性體聚氨酯，通過增強(qiáng)分子間氫鍵作用和界面區(qū)域的穩(wěn)定性，能夠有效抑制塑性變形，展 現(xiàn)出優(yōu)異的抗蠕變性能與生物穩(wěn)定性。Life Polymer已按照ISO 10993標(biāo)準(zhǔn)完成生物相容性測(cè)試，研究顯示其表面幾乎無血小板黏附，具備良好的生物安全性?；诓牧系姆肿犹匦裕琓ria的瓣葉和支架設(shè)計(jì)引入了CAD 與有限元分析技術(shù)，通過模擬瓣膜在生理?xiàng)l件下的血流狀態(tài)與受力情況，進(jìn)一步優(yōu)化其應(yīng)力分布與血流動(dòng)力學(xué)性能。

Tria瓣膜系統(tǒng)已經(jīng)獲得了美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的批準(zhǔn)，并于 2023年8月在印度啟動(dòng)了Tria外科二尖瓣的臨床試驗(yàn)。Foldax在New York Valves 2024上公布了首批臨床數(shù) 據(jù)。該試驗(yàn)共納入67例中重度二尖瓣狹窄或反流患者［平均年齡42歲，美國(guó)胸外科醫(yī)師協(xié)會(huì)（STS）評(píng)分1.4%，術(shù)后30 d全因死亡率為1.4%，血栓栓塞和出血事件各1例（1.4%）］，無瓣膜相關(guān)死亡或結(jié)構(gòu)性退化。超聲心動(dòng)圖結(jié)果顯示，術(shù)后30 d的平均跨瓣壓差由術(shù)前9.5 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa） 降至4.3 mmHg，有效瓣口面積由0.9 cm2增至1.7 cm2，有效瓣口面積指數(shù)由0.6 cm2/m2提高至1.1 cm2/m2，血流動(dòng)力學(xué)得到顯著改善。近日，該產(chǎn)品已獲印度中央藥品標(biāo)準(zhǔn)控制組織（CDSCO）批準(zhǔn)，成為全球首款實(shí)現(xiàn)商業(yè)化 應(yīng)用的聚合物瓣膜。

SAT Polymer Valve

針對(duì)風(fēng)濕性心臟病患者，南非的Strait Access Technologies（SAT）公司開發(fā)了一款球囊擴(kuò)張式聚合物主動(dòng)脈瓣膜——SAT Polymer Valve。為了提升瓣膜的機(jī)械性能和生物相容性，SAT選擇了荷蘭帝斯曼研發(fā)的Carbosil熱塑性有機(jī)硅-聚碳酸酯-聚氨酯作為瓣葉材料。Carbosil是一種基于聚氨酯的三嵌段共聚物，它通過分子設(shè)計(jì)將具有生物穩(wěn)定性的硅氧烷鏈和具有韌性的碳酸酯鏈共價(jià)連接到聚氨酯基底中，從而獲得了優(yōu)異的生物穩(wěn)定性和機(jī)械性能。此外， Carbosil表面能夠抑制纖維蛋白原的吸附及構(gòu)象改變，從而顯著降低血栓形成風(fēng)險(xiǎn)，展現(xiàn)出良好的血液相容性。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，SAT Polymer Valve兼容經(jīng)股動(dòng)脈與經(jīng)心尖兩種入路方式，適用于不同患者。其輸送系統(tǒng)采用中空球囊結(jié)構(gòu)，允許血液自由流通、無需心臟起搏，并能提供觸覺反饋以助于精準(zhǔn)定位。為防止球囊膨脹時(shí)發(fā)生血液回流，系統(tǒng)還配備了臨時(shí)回流裝置，可維持生理主動(dòng)脈壓力，提升置入過程的安全性與可控性。

Triflo Valve

瑞士Novostia推出的Triflo Valve是全球首款無需終生抗凝的聚合物機(jī)械瓣膜系統(tǒng)。該瓣膜由鈦合金外殼、剛性聚合物（聚醚醚酮）瓣葉以及聚酯縫合環(huán)組成，具有出色耐磨性和抗疲勞性。不同于金屬材料，聚合物瓣葉啟閉不會(huì)產(chǎn)生噪音，極大地提高了患者的生活質(zhì)量。為了解決傳統(tǒng)機(jī)械瓣的血栓問題，Triflo Valve采用了仿生三葉式設(shè)計(jì)，能夠模擬天然主動(dòng)脈瓣的開閉機(jī)制，使其血流應(yīng)力水平接近生物瓣。這種優(yōu)化后的血流 模式可以有效避免血液反流和血細(xì)胞損傷，顯著降低血小板激活風(fēng)險(xiǎn)。Triflo Valve還提供了多種尺寸可供選擇，適用于任何年齡的主動(dòng)脈瓣和二尖瓣患者。2023年，Triflo Valve獲得立陶宛批準(zhǔn)開展人體試驗(yàn)，目前首次人體試驗(yàn)（first-in-human，F(xiàn)IM）研究已完成入組，進(jìn)入隨訪觀察階段。

SIKELIA主動(dòng)脈瓣系統(tǒng)

上海以心醫(yī)療自主研發(fā)的SIKELIA經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣系統(tǒng)是全球首個(gè)將合成納米復(fù)合聚氨酯材料用于瓣膜的臨床產(chǎn)品，其瓣葉厚度僅為生物瓣的1/3，具有低鈣化、低凝血和高生物相容性等優(yōu)點(diǎn)。此外，在血流動(dòng)力學(xué)測(cè)試中，SIKELIA系統(tǒng)與市售的兩種經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣介入裝置（Edwards SAPIEN XT和Medtronic Corevalve）相比，總反流量更低，心室能量損耗也更少，展現(xiàn)出優(yōu)異的血流動(dòng)力學(xué)性能。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，SIKELIA系統(tǒng)采用了獨(dú)特的記憶合金絲鉚接結(jié)構(gòu)和大網(wǎng)格設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)不同的主動(dòng)脈瓣解剖形態(tài)，并保持鉚接連接的完整性及其功能。瓣膜在完全膨脹后仍可完全回收和重新定位，有效避免了因定位不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的并發(fā)癥的發(fā)生。

2022年7月6日，SIKELIA成功經(jīng)葛均波院士團(tuán)隊(duì)完成了全球首例臨床置入，標(biāo)志著我國(guó)VHD的治療正式進(jìn)入聚合物瓣膜新時(shí)代。在此基礎(chǔ)上，以心醫(yī)療于2023年上半年完成FIM研究入組，并于美國(guó)經(jīng)導(dǎo)管心血管治療學(xué)術(shù)會(huì)議（TCT）2024公布1年隨訪結(jié)果。該研究涵蓋4家中心共12例患者，平均年齡（73.75±7.28）歲，裝置置入成功率為91.67%，30 d全因死亡率為8.33%，未發(fā)生腦卒中、出血或中重度瓣周漏。1年隨訪顯示，所有患者瓣葉形態(tài)正常，無增厚或鈣化，心功能分級(jí)及 6 min步行距離顯著改善。

Polia Valve 

心嶺邁德研發(fā)的Polia Valve作為第一款進(jìn)入臨床階段的國(guó)產(chǎn)高分子外科瓣，其材料在流體力學(xué)性能、耐久性等方面均表現(xiàn)出色，使用壽命可達(dá)20~25年，且無需終生抗凝。在90 d小鼠皮下鈣化實(shí)驗(yàn)中，Polia Valve的鈣化結(jié)晶數(shù)量?jī)H為常見生物瓣膜的1/3，顯示出卓越的抗鈣化特性。 

2024年9月13日，陸方林教授團(tuán)隊(duì)成功完成了Polia Valve的首例人體植入，標(biāo)志著該產(chǎn)品正式進(jìn)入臨床驗(yàn)證階段。術(shù)后30 d超聲結(jié)果顯示：患者瓣膜有效瓣口面積從0.91 cm2擴(kuò)大至1.79 cm2，平均跨瓣壓差降至8 mmHg，未見明顯反流或瓣周漏，手術(shù)效果顯著。現(xiàn)階段，Polia Valve已完成最后1例FIM臨床入組，多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)正在有序推進(jìn)。

TaurusApex

TaurusApex瓣膜系統(tǒng)是由沛嘉醫(yī)療研發(fā)的第四代介入瓣膜產(chǎn)品，最大的特點(diǎn)就是采用了多層復(fù)合仿生編織結(jié)構(gòu)。瓣膜的纖維層由超高分子量聚乙烯纖維編制而成，不僅具有超強(qiáng)的機(jī)械性能，還能夠保持與天然瓣葉相近的各向異性。瓣葉的海綿層與心室層由不同配比的彈性體構(gòu)成，可有效緩解開啟過程中的應(yīng)力集中與結(jié)構(gòu)變形，提升瓣葉的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明，相較于傳統(tǒng)的牛心包材料，高分子材料的斷裂力提高了2~5倍，縫合斷裂力提高約70%。在完成了2億次疲勞測(cè)試后，其各項(xiàng)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)依然保持穩(wěn)定，展現(xiàn)出遠(yuǎn)超牛心包的耐久性。目前，TaurusApex已經(jīng)完成了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并準(zhǔn)備開啟多中心臨床研究。

制備工藝的創(chuàng)新與自動(dòng)化 

Foldax Tria瓣膜系統(tǒng) 

Tria瓣膜是全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化制造的心臟瓣膜。相較于傳統(tǒng)依賴手工縫制的瓣膜，其生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了高度標(biāo)準(zhǔn)化，能夠穩(wěn)定控制瓣葉在厚度、幾何形態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)上的一致性。這種自動(dòng)化流程能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的批量化生產(chǎn)，有效降低制造成本。 

Polia Valve 

心嶺邁德是國(guó)內(nèi)首家采用機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)高分子瓣膜的企業(yè)，Polia Valv e瓣葉材料的浸沾成型、烘干和測(cè)厚等關(guān)鍵步驟均由機(jī)器人完成。與傳統(tǒng)生物瓣膜的生產(chǎn)過程相比，Polia Valve避免了處理過程中復(fù)雜的脫細(xì)胞、交聯(lián)、滅菌等步驟，能有效簡(jiǎn)化工藝流程。此外，自動(dòng)化生產(chǎn)過程的精確控制使得每個(gè)環(huán)節(jié)可達(dá)到微米級(jí)精度，進(jìn)一步提高了瓣膜的質(zhì)量與一致性。 

TaurusApex 

在結(jié)構(gòu)優(yōu)化之外，沛嘉醫(yī)療還在制備工藝方面進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新。其中，定向沉積技術(shù)可對(duì)海綿層與心室層的排列方向進(jìn)行精確調(diào)控，通過對(duì)纖維取向的戰(zhàn)略性調(diào)整，有效提升材料的整體機(jī)械性能與疲勞耐受性。此外，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了獨(dú)特的激光熔融裁剪工藝用于瓣葉切割，不僅保證了瓣葉裁剪的準(zhǔn)確性和完整性，還進(jìn)一步提高了瓣膜材料的抗撕裂能力。

面向特殊人群的個(gè)性化瓣膜設(shè)計(jì) 

MASA Valve是PECA Labs專為22歲以下先天性心臟畸形患者設(shè)計(jì)的一款雙葉肺動(dòng)脈瓣膜導(dǎo)管，主要用于右心室流出道的矯正或重建。MASA的導(dǎo)管及瓣葉均由 ePTFE材料制成，有效降低了免疫反應(yīng)和瓣膜鈣化風(fēng)險(xiǎn)。 

創(chuàng)新的雙葉片結(jié)構(gòu)可隨患者生長(zhǎng)同步擴(kuò)展，有效延長(zhǎng)瓣膜使用周期，減少多次手術(shù)干預(yù)的需求，體現(xiàn)出針對(duì)兒科特定人群的高度適配性。2023年6月，費(fèi)城兒童醫(yī)院成功完成了MASA Valve全球首例人體置入，患者為21個(gè)月大的嬰兒。不過，該瓣膜尚未取得FDA批準(zhǔn)，仍然處于臨床試驗(yàn)評(píng)估階段，僅供研究使用。 

綜上，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外聚合物瓣膜的研發(fā)主要聚焦于3個(gè)方向：材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新、制備工藝的創(chuàng)新與自動(dòng)化以及面向特殊人群的瓣膜設(shè)計(jì)。

總結(jié)與展望 

隨著材料科學(xué)的突破與發(fā)展，聚合物瓣膜的出現(xiàn)為心臟瓣膜領(lǐng)域提供了新的可替代方案。與生物瓣相比，聚合物瓣膜的耐久性顯著提高，預(yù)計(jì)可在體內(nèi)使用超過二十年。除此之外，聚合物瓣膜還表現(xiàn)出良好的生物相容性、低致栓性，低鈣化性，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。如今，以SIKELIA系統(tǒng)以及Tria高分子材料外科瓣為代表的聚合物瓣膜正逐漸步入臨床，相關(guān)中短期應(yīng)用結(jié)果已證實(shí)其具有一定的有效性與安全性。

然而，聚合物瓣膜的研發(fā)仍處于初期階段，還存在一些明顯的不足和挑戰(zhàn)。目前，聚合物瓣膜的臨床數(shù)據(jù)相對(duì)較少，且隨訪時(shí)間較短，其在長(zhǎng)期使用中的穩(wěn)定性和血液相容性仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。此外，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與體內(nèi)復(fù)雜的生理環(huán)境存在較大差異，體內(nèi)的血流動(dòng)力學(xué)、免疫應(yīng)答和代謝過程等多種因素可能影響聚合物瓣膜的性能，這也導(dǎo)致了聚合物瓣膜在臨床應(yīng)用中仍存在不確定性。因此，如何確保瓣膜在復(fù)雜生理環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和持久功能，依然是當(dāng)前亟待解決的核心挑戰(zhàn)。未來隨著臨床數(shù)據(jù)的積累和技術(shù)的進(jìn)步，聚合物瓣膜有望進(jìn)一步提升安全性、耐久性和臨床適應(yīng)性，為更多VHD患者提供更加可靠的治療方案。