金納米線心臟補丁可提高心肌導電性

美國波士頓兒童醫院和麻省理工學院工程與材料專家通過納米技術，用微細的金線制成了一種心臟補丁，大大提高了現有心臟補丁的導電性，其上的所有心肌細胞都能跳動。研究人員希望這種補丁能幫助修復心臟病發作造成的心肌組織壞死。該論文發表在9月25日的《自然•納米技術》雜誌網絡上。


    論文中介紹，在工程心臟組織中添加金線能增強其導電性，是對現有納米補丁的改良。這種金納米線平均30納米粗，2微米至3微米長，肉眼幾乎無法看到。經過培養之後，布滿金線的補丁上的心肌細胞變得更厚，排列得也更有組織。用電流刺激細胞，會產生一個明顯的電壓峰值，相鄰的心肌細胞束之間的電流活動明顯提高。與之對比，沒有金納米線的補丁僅能產生微弱電流，使一束細胞跳動。

    波士頓兒童醫院生物材料與藥物遞送實驗室的丹尼爾•克哈尼 (Daniel S. Kohane) 解釋說︰“如果沒有金納米線的話，用電極刺激心臟補丁時，它上面的細胞只有受到刺激的地方才會跳動，加入金納米線以後，許多細胞就會連在一起，即使受到刺激的地方相隔很遠，也會一起跳動。這表明組織是導電的。”

    實驗還顯示，肌鈣蛋白Ⅰ（troponin Ⅰ）和連接蛋白43（connexin-43）的產量也提高了。肌鈣蛋白Ⅰ能與鈣結合並收縮，連接蛋白-43能在細胞之間形成電耦合，在心臟結構形成和同步收縮方面起著重要作用。

    克哈尼認為，納米線技術可用于制造任何與電刺激相關的組織，包括腦組織和脊髓。選擇黃金作為線材是因為它導電性強，易于編織，也是一種人體可容忍材料；而且黃金纖維可以拉得很長，足夠通過整個材料基架以支持細胞，還可作為導電柵門。

    經過細胞培養實驗後，研究小組打算用活動物測試心臟補丁的功能，以進一步掌握納米線是怎樣加強了電流信號和細胞間連接。目前，他們正計劃把這種補丁用于心臟病人的臨床試驗。


科技日報 2011/09/27 常麗君

相關連結

Nanowired three-dimensional cardiac patches (Nature Naonotechnology)