2021年3月15日，东华大学材料科学与工程学院游正伟教授和上海交通大学医学院附属瑞金医院心脏外科赵强教授、叶晓峰主任医师在《Nature Medicine》在线发表题名为：A perfusable, multi-functional epicardial device improves cardiac function and tissue repair （一种可灌注的多功能心外膜装置可改善心脏功能及促进组织修复）的研究论文。

东华大学材料科学与工程学院游正伟教授、瑞金医院心脏外科赵强教授、瑞金医院心脏外科叶晓峰主任医师为论文共同通讯作者，东华大学材料科学与工程学院雷东博士、瑞金医院外科基地黄世兴医师为论文的共同第一作者。该工作是在国家自然科学基金面上项目(81671832, 81571826 and 21574019)的资助下完成。

https://dx.doi.org/10.1038/s41591-021-01279-9

简介：

心肌梗死（MI）是造成慢性心力衰竭常见原因，严重影响了患者的生活质量，威胁患者生命。国内外实验研究表明，心肌补片可能有改善心脏功能的作用，但目前的组织工程心肌补片在力学，促血管生成和给药方面不能兼顾，且作用有限。本研究综合运用团队长期的生物医用弹性体和3D打印技术研究基础，设计研制了一种多功能合一的心外膜装置（PerMed），由可生物降解的弹性补片，可渗透的多级微通道网络和通过皮下植入泵投递治疗物质的投递系统组成。其具有以下几个特点：（1）良好的弹性；（2）促血管再生，改善局部微循环；（3）精准持续药物递送；（4）生物可降解性；（5）良好的生物相容性。体内实验表明，该装置可改善梗死心肌左室重构，促进血管再生，改善局部微循环，促进心肌修复，进而明显改善心脏功能。该装置为心肌梗死及心力衰竭治疗提供一种新的方法。该多合一医疗器件设计思路可以用于其它组织器官的修复

【Abstract】

Despite advances in technologies for cardiac repair after myocardial infarction (MI), new integrated therapeutic approaches still need to be developed. In this study, we designed a perfusable, multi-functional epicardial device (PerMed) consisting of a biodegradable elastic patch (BEP), permeable hierarchical microchannel networks (PHMs) and a system to enable delivery of therapeutic agents from a subcutaneously implanted pump. After its implantation into the epicardium, the BEP is designed to provide mechanical cues for ventricular remodeling, and the PHMs are designed to facilitate angiogenesis and allow for infiltration of reparative cells. In a rat model of MI, implantation of the PerMed improved ventricular function. When connected to a pump, the PerMed enabled targeted, sustained and stable release of platelet-derived growth factor-BB, amplifying the efficacy of cardiac repair as compared to the device without a pump. We also demonstrated the feasibility of minimally invasive surgical PerMed implantation in pigs, demonstrating its promise for clinical translation to treat heart disease.

尽管心肌梗死后心脏修复治疗技术不断发展，但新的综合疗法仍然有待进一步研发。在这项研究中，我们设计了一种可灌注的多功能心外膜装置（PerMed），由可生物降解的弹性补片，可渗透的多级微通道网络和通过皮下植入泵投递治疗物质的系统组成。心外膜植入弹性补片旨在为心室重构提供机械力学信号，多级微通道网络旨在促进血管再生并诱导修复性细胞浸润。将PerMed植入大鼠心肌梗死心外膜，发现其可改善心室功能。通过与皮下植入泵连接，PerMed将血小板源性生长因子靶向、持续和稳定地释放至目标区域，与无泵组相比，可增强心脏修复的疗效。我们进一步在猪上验证了PerMed通过腔镜辅助微创外科植入的可行性，证实了其临床转化用于治疗心脏疾病的潜能。

多功能合一心外膜治疗装置的结构设计和医学应用示意图

 游正伟教授团队长期致力于研究生物医用弹性体，作为生物医用弹性体材料的一种，聚癸二酸甘油酯（PGS）因其良好的生物相容性、生物可降解性以及与心肌相匹配的模量，被选用于制备PerMed，作为其保护层与支撑层，模拟心肌并提供力学支撑，为PerMed正常有效工作奠定基础。