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  細(xì)胞移植在心肌梗死后的心臟修復(fù)中具有良好的應(yīng)用前景。然而，由于梗死區(qū)域內(nèi)存在缺血缺氧，炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激等惡劣的微環(huán)境，移植細(xì)胞的存活率和整合率極低。生物材料的發(fā)展為細(xì)胞療法提供了新的可能，大量可以模擬細(xì)胞外基質(zhì)的生物材料被開發(fā)出來用于輔助移植細(xì)胞進(jìn)行心臟修復(fù)，這種策略不僅能清除部分活性氧以保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷，而且相關(guān)導(dǎo)電功能性材料還能重建梗死后心臟的同步收縮功能。然而，受疏水性限制，摻雜的導(dǎo)電材料容易在親水性凝膠基質(zhì)中聚集成團(tuán)，進(jìn)而導(dǎo)致支架材料電信號傳導(dǎo)不連續(xù)并且材料的機(jī)械性能不均勻，同時，導(dǎo)電成分固有的化學(xué)惰性和低附著力也限制了其在心臟組織修復(fù)工程中的應(yīng)用。

  近日，南方醫(yī)科大學(xué)邱小忠教授與蔡延濱副教授課題組合作在《Composites Part B: Engineering》期刊上發(fā)表了題為“An injectable and conductive TEMPOL/polypyrrole integrated peptide co-assembly hydrogel promotes functional maturation of cardiomyocytes for myocardial infarction repair”的文章。通過將導(dǎo)電聚合物聚吡咯與多組分共組裝多肽特異性結(jié)合，構(gòu)建了一種可清除活性氧的導(dǎo)電水凝膠(R&C-Gel)。課題組人員對材料進(jìn)行相關(guān)表征，證實(shí)了共組裝水凝膠具有導(dǎo)電性，抗氧化性，觸變性，可注射性及表面孔狀結(jié)構(gòu)，表明R&C-Gel是一種理想的細(xì)胞植入載體。在體外實(shí)驗(yàn)中，R&C-Gel能有效地清除心肌細(xì)胞內(nèi)的活性氧，減少缺氧缺糖條件下的細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)心肌細(xì)胞的電傳導(dǎo)和收縮功能。同時，在心肌梗死大鼠模型中R&C-Gel包裹原代乳鼠心肌細(xì)胞（NRCMs）能顯著促進(jìn)心臟修復(fù)和重建心功能，如減少細(xì)胞凋亡，增加縫隙連接形成，提高射血分?jǐn)?shù)，縮小纖維化面積等。該研究為心臟組織工程多功能導(dǎo)電水凝膠的設(shè)計和構(gòu)建提供了新的思路。南方醫(yī)科大學(xué)的戰(zhàn)捷博士為本文的第一作者，本項目得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和中國博士后科學(xué)基金創(chuàng)新計劃等的支持。

【本文要點(diǎn)】

（1）ROS清除/導(dǎo)電復(fù)合水凝膠的設(shè)計及表征

（2）復(fù)合水凝膠對乳鼠原代心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷的影響

（3）復(fù)合水凝膠體外抗細(xì)胞凋亡和NRCMs功能的相關(guān)研究

（4）復(fù)合水凝膠包裹NRCMs改善心梗后心臟功能和減輕纖維化

圖4：心肌梗死大鼠注射裹載NRCMs的復(fù)合水凝膠對左心功能的影響。A)移植7天后心肌梗死區(qū)移植細(xì)胞的滯留效果。B)R-Gel、C-Gel、R&C-Gel包裹NRCMs治療4周后心臟超聲心動圖。左心功能參數(shù)：C)LVFS、D)LVEF、E)LVIDs和F)LVIDd。

圖5：注射裹載NRCMs的復(fù)合水凝膠4周后對心肌梗死的修復(fù)作用。A)對大鼠心臟切片進(jìn)行Masson染色，并對R-Gel、C-Gel和R&C-Gel的心肌梗死面積進(jìn)行定量。B)大鼠心臟切片天狼星紅染色及定量瘢痕大小。

（5）復(fù)合水凝膠包裹NRCMs改善梗死心肌ROS升高和電傳導(dǎo)功能障礙

圖6：注射包裹NRCMs的復(fù)合水凝膠4周后，可見心肌梗死區(qū)ROS微環(huán)境改善及縫隙連接形成。A) 不同水凝膠包裹NRCMs處理的大鼠心臟梗死區(qū)DHE染色圖像和B)相對熒光定量。C) 不同水凝膠包裹包裹NRCMs處理的大鼠心臟梗死區(qū)DCFH-DA染色圖像和D)相對熒光定量。E) 不同水凝膠包裹CMs處理的大鼠心臟梗死區(qū)TUNEL染色圖像和F)陽性細(xì)胞(綠色)相對熒光定量。G) 不同水凝膠包裹CMs處理的大鼠心臟梗死區(qū)免疫熒光染色CX-43(紅色)和α-SA(綠色)，H) CX-43陽性細(xì)胞比率。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.109794

通訊作者簡介

  邱小忠教授：博士生導(dǎo)師，廣東省組織構(gòu)建與檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，南方醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院副院長，廣東省特支計劃百千萬工程領(lǐng)軍人才，中國人體解剖學(xué)會血管學(xué)分會常務(wù)理事；廣東省生物物理學(xué)會常務(wù)理事；廣東省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會生物材料專業(yè)委員會副主任委員；“中國臨床解剖學(xué)雜志”編委。主要從事組織工程研究, 研究方向主要包括心血管組織工程、腫瘤組織工程、骨組織工程以及細(xì)胞與生物材料的相互作用。以通訊作者/第一作者在Nat. Biomed. Eng., Adv Fun Mat等期刊上發(fā)表論文60余篇。主持國家基金重點(diǎn)項目、國家自然科學(xué)基金面上項目、國家自然科學(xué)基金專項基金、廣東省科技計劃項目重大專項、廣東省重點(diǎn)項目以及廣州市重點(diǎn)項目等項目10余項。

  蔡延濱副教授：碩士生導(dǎo)師，廣東省藥理學(xué)會心血管專委會常委，廣東省病生學(xué)會心血管青年委員會委員，主要從事小分子多肽水凝膠體系及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究，具體包括：基于自組裝多肽的新型抗癌納米藥物；多肽自組裝的納米熒光探針的構(gòu)建及其在生物檢測中的應(yīng)用；多肽自組裝材料及生物相容性水凝膠材料在心血管疾病中的應(yīng)用。以第一或通訊作者在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Biomaterials等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表SCI論文20余篇。主持國家自然科學(xué)基金2項，廣東省自然科學(xué)基金2項。