市场上大多数聚合物瓣膜材料尚未达到天然组织的性能，它们仍然会引起血栓和钙化问题，并且在血流循环负荷下，聚合物瓣膜易失效。哈佛大学的研究人员已经开发出一种技术，能够在几分钟内制造生物材料心脏瓣膜。这一方法被称为“Focused Rotary Jet Spinning（聚焦旋转喷射纺丝）”，研究人员形容它为“一个棉花糖机，后面有一个吹风机”。基本上，这种技术利用空气喷射将聚合物纤维定向到一个心脏瓣膜形状的框架上。这形成一个多孔的支架，可以让心脏细胞进入并生长。这些形成的结构还具有作为心脏内的单向瓣膜的机械特性。这些支架包含纳米尺度的信号，激发细胞进入和增殖，最终的目标是逐渐由细胞替代生物材料支架，实现心脏瓣膜再生。
再生医学正在不断进展，其终级目标是替代身体中患病、受损或缺失的部分来改善患者的健康状况。为了实现这一目标，科学家们在使用生物材料方面变得越来越先进，这些生物材料可以支持活细胞，并在其生化和机械特性正确的情况下潜在地转化为复杂的组织。然而，关键在于细节，实际操作中，要设计出能够吸引细胞的材料是一项复杂的任务，因为细胞需要在极微小的纳米尺度上与其周围的世界互动和反应，这增加了挑战难度。
在复杂组织方面，心脏瓣膜无疑符合要求，它的结构由三片重叠的叶片组成，防止血液逆流，以确保心脏的有效泵血功能。然而，这项新技术让研究人员能够在几分钟内制造出一种假体瓣膜，而且制造过程似乎激发细胞进入支架结构。这一技术具有潜力用于瓣膜修复和替代，为心脏病患者提供了一种更快速和有效的治疗方法。
哈佛团队的研究人员表示：“细胞在非常微小的纳米尺度上运作，而传统的3D打印技术无法达到这种尺度，但聚焦旋转喷射纺丝技术能够在支架内创建纳米尺度的空间提示或结构。这些纳米尺度的提示使得细胞在支架内生长时，感觉就像是在一个真实的心脏瓣膜内，而不是在一个合成的支架内。这种技术的独特之处在于通过模仿纳米尺度的结构，以欺骗细胞的方式，使它们在支架内生长和分化，从而实现心脏瓣膜再生。”这种方法能让研究人员在短短几分钟内创建心脏瓣膜，这比许多传统用于创建生物材料支架的方法要快得多。这个方法有两个重要优点，即速度和空间保真度。创建在纳米尺度上非常小的纤维——模拟心脏瓣膜细胞习惯于在其中生长和生活的细胞外基质，而且还可以在几分钟内旋制出完整的瓣膜，与目前可用的技术相比，后者可能需要数周甚至数月的时间来制造。到目前为止，研究人员已将这些瓣膜植入绵羊体内。在这个非常初步的研究中，瓣膜成功地控制了心脏的血液流动，没有引发撕裂或血栓形成，并允许附近细胞的渗入。这表明这一新技术在心脏瓣膜再生方面具有潜力，尽管仍需要进行更多的研究和测试以确保其在临床应用中的可行性和安全性。
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文章来源： ihemodynamiques