Nat. Mater.：柔性形状记忆支架用于功能组织的微创递送

【背景介绍】

几乎应用于所有在人体中发现的组织（例如心脏，血管，软骨，骨，脑和眼睛）的成功设计目前都已经有了相关报道。然而，微创手术仍然需要将其放置在体内。使用水凝胶微创注射细胞的替代方法不能提供即时功能所需的组织，这种方法还可能导致传递位点细胞滞留。

【成果简介】

近日，来自加拿大多伦多大学的Milica Radisic（通讯作者）等人使用可生物降解的聚合物（聚（马来酸八甲酯（酸酐）柠檬酸盐））设计了一种柔性和微结构的支架，用于通过注射进行功能性组织输送。支架的形状记忆功能是由于微细晶格的设计。将支架和心脏贴片（1cm×1cm）通过小至1mm的孔递送，注射后恢复其初始形状，而不影响心肌细胞活力和功能。相关成果以题为“Flexible shape-memory scaffold for minimally invasive delivery of functional tissues”发表在了Nature Materials上。

【图文导读】

图1 支架合成，制造和表征

a）通过混合三种不同的单体合成aPOMAC预聚物

b）将POMAC预聚物与Irgacure 2959混合，然后注入PDMS模具中

c）POTOMAC的FTIR光谱显示了POTOMAC化学结构中的氢原子排列

d）POTOMAC预聚物的¹H-NMR光谱证实了POTOMAC结构

e）用于POMAC支架制造的各种格子设计

f ）将折叠的支架推动通过1mm孔口测量的注射性

g）注射到Dulbecco磷酸盐缓冲盐水（n = 6）后展开成功

h）POMAC和POMAC小鼠CM在长边和短边方向（分别为x和y方向）的代表性单轴拉伸应力-应变图

i）POTOMAC和POMAC小鼠CM（Sprague Dawley）在应力应变图中得出的x和y方向的平均有效弹性值

图2 在形状记忆支架上功能性心脏组织

a）体内应用功能性和可注射的心脏贴片的示意图

b）电刺激的生物反应器（ES）和工程心脏组织的成熟

c）具有襟翼的支架的SEM图像

d）F-肌动蛋白（红色）和肌节α-肌动蛋白（绿色）的免疫染色

e,f）无ES（n = 3）和有ES（n = 6）的收缩性心脏组织的ET（e）和MCR（f）

图3 皮下注射小鼠心脏组织

a）组织切片的组织学分析

b）7天后通过手术或注射植入的心脏组织中cTnT（红色）和细胞核（蓝色）的免疫染色

c-f）7天内通过手术或注射植入的心脏组织的定量

【小结】

该团队设计了聚合物支架以产生用于体内微创递送的柔性心脏贴片，同时保持细胞活力和功能。锁孔方法仍然需要经验丰富的从业者，有一定的手术风险因素。随着微创手术逐渐走向标准化以及成本逐渐降低，相信未来的支架会越来越普及。

文献链接：Flexible shape-memory scaffold for minimally invasive delivery of functional tissues（Nat. Mater.,2017,DOI:10.1038/nmat4956）

本文由材料人生物材料组Allen供稿，材料牛编辑整理。

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