心肌內注射水凝膠在微創治療心肌梗死（MI）方面具有很大的潛力。然而，傳統的大體積水凝膠通常缺乏支持組織快速生長的微孔結構和防止心臟衰竭纖維化重構的生化信號。為了解決這些問題，來自加州大學的RandallLee教授團隊研發了一種新型的藥物釋放微孔顆粒，通過微流體制造將疏水性載藥納米顆粒封裝到微凝膠中。然后將兩種疏水藥物加載到微孔支架中，生成微孔支架可以用于大鼠模型MI治療。相關工作以“Injectable Drug-Releasing Microporous Annealed Particle Scaffolds for Treating Myocardial Infarction”為題發表在期刊Advanced Functional  Materials。具體案例詳情請聽安泰電子為您講述~

　　圖1微流體生成藥物釋放支架用于心肌梗死治療示意圖

　　多孔的顆粒水凝膠支架的生成如圖1所示。將疏水性藥物裝入納米顆粒(NPs)中，再將納米顆粒進一步封裝到基質金屬蛋白酶(MMP)敏感聚乙二醇(PEG)凝膠珠中，生成藥物/NPs凝膠珠。將藥物/NPs凝膠顆粒注射到梗死心臟時，可以激活凝膠中的肽K(Pep-K)和肽Q(Pep-Q)鍵，誘導凝膠微球之間的表面結合，在原位形成連續的多孔MAP支架。作者利用軟光刻技術設計并制備了用于制備釋藥微孔支架的微流控裝置(圖2A,B)。為了實現藥物從釋藥微孔支架凝膠中持續釋放，作者使用可降解聚乳酸(乳酸-乙醇酸)(PLGA)為基礎的聚合物制備藥物NPs，并在凝膠形成前與水凝膠前驅液混合。熒光圖像顯示NPs被均勻包裹在凝膠珠中(圖2G)。

　　圖2制作藥物釋放支架示意圖

　　隨后作者研究藥物和釋藥微孔支架凝膠的體外細胞評價，這些體外結果證明了釋藥微孔支架在調節心臟重構細胞方面的有利作用，包括增強心肌細胞存活、抑制成纖維細胞肌分化、促進EC增殖和小管形成。除了藥物釋放受控外，作者發現與游離NPs相比，嵌入凝膠珠的NPs的細胞攝取顯著減少，這可以降低細胞毒性和炎癥反應。

　　圖3藥物和drugMAP凝膠的體外細胞評價

　　最后，為了探討釋藥微孔支架對心臟的修復作用，作者建立了大鼠左前降支結扎缺血-再灌注心肌模型。與一般應用的大塊水凝膠不同，MAP凝膠塊流動性好，可以很容易地注射到高度運動的心臟組織中，停留在植入部位而不發生凝膠脫粒，從而避免了凝膠快速或緩慢的危險。各組在治療后5周通過組織學和超聲心動圖分析評估心肌梗死的治療效果。表明藥物(F和R)和水凝膠基機械支持在改善心肌梗死后重構和挽救心臟功能方面各自具有好處。與單獨治療相比，綜合FR/釋藥微孔支架的治療效果最好。

　　圖4急性心肌梗死模型大鼠心功能評價

　　綜上所述，作者首先開發了一種釋藥微孔支架水凝膠，加載疏水藥物(F和R)，注入缺血心臟，通過提供快速細胞浸潤、機械支持和協同藥理作用等多功能促進心臟修復。研究結果表明，釋藥微孔支架在心肌梗死治療和軟組織修復和疾病治療方面具有巨大的潛力。

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　　可程控

　　PS：本實驗內容來自加州大學的RandallLee教授團隊在Advanced Healthcare Materials上發表題為“Injectable Drug-Releasing Microporous Annealed Particle Scaffolds for Treating Myocardial Infarction”的文章。

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