研究背景
尽管现有的治疗措施如抗血栓药物、经皮冠状动脉介入治疗和旁路移植手术在改善急性心肌梗死预后方面取得了一定成效，但心电图 ST 段抬高型心肌梗死患者的 1 年死亡率仍高达约 10%。 此外，再生疗法虽然在实验研究中显示出减少不良心脏重塑和促进心脏功能修复的潜力，但在药物递送效率和疗效方面仍存在争议。
文章简介
近日，清华大学刘静课题组与西苑医院付长庚课题组联合提出一种治疗心肌梗死的创新策略。联合团队将液态金属 (LM) 与丹参酮 IIA (TA) 分散到海藻酸钠 (SA) 溶液中，借助超声波处理制备出一种可注射型生物材料SA/LM/TA。这种材料粘度低，易于通过注射器加以递送，并在心包腔内实现药物的稳定释放，由此达到治疗心肌梗死的目的 (Scheme 1)。
相关研究成果以“Delivery of liquid metal particles and tanshinone IIA into the pericardial cavity for myocardial infarction treatment” (《液态金属生物材料为心肌梗死治疗提供创新策略》) 为题发表在 Journal of Materials Chemistry B 上，并入选热点论文（hot paper）；文章共同第一作者为范琳琳博士、曲华博士和王波博士。
Scheme 1 SA/LM/TA 的制备及 MI 治疗示意
在 SA/LM/TA 的制备过程中，LM 颗粒均匀分散于 SA 溶液中，形成稳定的悬浮液 (Figure 1)。
Figure 1 SA/LM/TA 的制备与表征
在体外实验中，研究人员评估了 SA/LM/TA 的细胞毒性。结果显示，SA/LM/TA 对 H9C2 细胞无明显细胞毒性，证实其在体外的生物安全性。此外，通过流式细胞仪分析和细胞计数试剂盒-8 (CCK-8) 实验进一步验证了 SA/LM/TA 的低毒性。药物释放实验表明，TA 从 SA/LM/TA 中的释放速度较慢，这种缓慢的药物释放特性有助于延长药物在病变部位的作用时间，从而提高治疗效果 (Figure 2)。
Figure 2 生物毒性和药物释放表征
为了验证 SA/LM/TA 的体内生物相容性，研究人员将 SA/LM/TA 注射到小鼠体内加以评估，结果显示，小鼠的肝肾功能指标未见显著变化，表明其具有良好的体内生物相容性 (Figure 3)。
Figure 3 SA/LM/TA 的生物相容性表征
在心肌梗死大鼠模型中，研究人员通过心包腔注射 SA/LM/TA，评估了其对心脏功能的影响。结果显示，与对照组和 TA 直接注射组相比，SA/LM/TA 注射组的大鼠心脏功能提升明显。通过 M 型超声心动图测量左室射血分数 (LV-EF) 和左室短轴缩短率 (LV-FS)，研究人员发现 SA/LM/TA 注射组大鼠心脏功能得到了显著改善 (Figure 4)。
Figure 4 大鼠心脏功能监测
进一步地，研究人员通过 TTC 染色，H&E 染色，Masson 染色评估了心肌梗死区域的大小。结果显示，SA/LM/TA 注射组的大鼠心肌梗死区域显著减少。心肌损伤标志物和炎症细胞因子的检测结果也表明，SA/LM/TA 注射组的大鼠心肌损伤和炎症反应得到了有效减轻 (Figure 5, 6)。
Figure 5 TTC 染色及心脏损伤生物标志物检测
Figure 6 H&E 染色，Masson 染色和炎性细胞因子检测
总的说来，此项研究一方面为治疗心肌梗死提供了一种创新策略，另一方面也扩展了液态金属生物材料在重大疾病治疗中的应用范畴。未来，这类材料有望在应对心肌梗死、精准药物递送和释放等临床领域发挥关键作用。
论文信息
Delivery of liquid metal particles and tanshinone IIA into the pericardial cavity for myocardial infarction treatment Linlin Fan,‡ Hua Qu,‡ Bo Wang,‡ Hong-zheng Li, Wen-wen Yang, Hao Guo, Shan-shan Zhang, Lin-zi Long, Yajun Liu, Gang Zhou, Chang-geng Fu*（付长庚，西苑医院）, Jing Liu*（刘静，清华大学） J. Mater. Chem. B, 2024, 12, 11916-11925
https://doi.org/10.1039/D4TB01274G
作者简介
本文通讯作者，医学博士，博士生导师，从事中西医结合防治心血管疾病的基础和临床研究，获得中国青年科技奖、中华中医药学会科学技术奖-中青年创新人才奖、华夏医学科技奖等奖项。
期刊介绍
rsc.li/materials-b
J. Mater. Chem. B
| 2-年影响因子* | 6.1分 |
| 5-年影响因子* | 6.1分 |
| JCR 分区* | Q1 材料-生物材料 |
| CiteScore 分† | 12.0分 |
| 中位一审周期‡ | 37 天 |
Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是，Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用，Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用，Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。
Jeroen Cornelissen
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