可以改变生命的新型人工心脏瓣膜

Geoff Moggridge教授和他的团队一直致力于开发未来的人工心脏瓣膜。他告诉克里斯蒂·诺里斯（Christie Norris），这种瓣膜可以改善需要更换心脏瓣膜的人的生活。

成千上万的英国人心脏瓣膜手术每年更换或修复损坏的心脏瓣膜。心脏瓣膜控制血液流经心脏的方式，因此为了让心脏正常工作，它们做好工作至关重要。如果不进行治疗，有缺陷的瓣膜会导致呼吸困难、疲劳，甚至可能导致心力衰竭.

替换瓣膜可以是机械的（通常由附在聚四氟乙烯或聚酯环上的碳或钛瓣制成）或组织的（通常由牛或猪制成）。这两种类型都有助于心脏瓣膜病患者，但两者都不完美，随着时间的推移，并发症可能会发生。

如何改进心脏瓣膜置换术？

使用机械阀门的人通常会华法林或另一种抗凝剂因为血栓的风险会增加。组织瓣血栓形成的风险较低，但往往持续时间不长，特别是因为它们可能开始钙化。这意味着钙在阀门上积聚，导致阀门变硬，无法正常工作。

科学家正在寻找一种新型瓣膜，这种瓣膜寿命更长，不太可能钙化或引起血栓。但这绝非易事。心脏瓣膜不断运动，在帮助血液进出心脏方面起着至关重要的作用，因此需要承受很大的压力。Geoff Moggridge教授与Raimondo Ascione教授合作，开发并测试了一个原型，该原型由以前未用于心脏瓣膜的材料制成。

四年前，我们报道了Geoff Moggridge教授的人工心脏瓣膜研究现在，情况看起来比以往任何时候都更有希望。

新的心脏瓣膜是由什么制成的？

剑桥大学化学工程师莫格里奇教授是研究软材料特性和功能的专家。他说：“我一直在研究称为聚合物的材料，特别是嵌段共聚物，这是两种化学键合在一起的聚合物。”

一次偶然的会面促成了莫格里奇教授的心脏瓣膜研究。他的团队正在研究一种令人兴奋的各向异性材料，这意味着它可以在某些方向拉伸，而在其他方向保持刚性。一位来访的研究人员说，米兰的一位同事正在寻找一种各向异性材料，可以用来制造心脏瓣膜置换。莫格里奇教授说：“就是这样。我们的团队开始讨论，我们想，让我们试试看！”

莫格里奇教授于2011年开始研究这种阀门，从那时起，我们就资助了这项工作。自2015年以来，他一直与布里斯托尔的心脏外科医生和医学研究员Ascione教授合作。

心脏瓣膜置换能持续多久？

一个重要的问题是它是否足够坚固和持久。经过多年的详细测试和建模，其中大部分由Joanna Stasiak博士和Marta Serrani博士完成，他们已经完成了第一轮实验室工作，并公布了迄今为止的研究结果。

莫格里奇教授说：“自从我们上一次与《心脏问题》（Heart Matters）对话以来，我们取得了一个非常令人兴奋的进展，那就是阀门的耐久性达到了极佳的水平。”。“测试四个瓣膜，我们平均经历了10亿个周期——实际上是12亿个周期，模拟了12亿个心脏泵，或者大约30年的心脏跳动。显然，进行这样的实验需要很长时间，但这是一个非常重要的实验。“这是所有聚合物阀门的最佳耐用性结果。我们的任务是进一步改进。”

该团队还在实验室中进行了测量，以了解流体如何流经阀门。他们发现该阀门能够承受高水平的压力，并且可以轻松打开和关闭。莫格里奇教授说：“我们希望能够在关键指标上匹配阀门的性能，例如反流（通过阀门的‘泄漏’或回流量）和压力梯度（阀门两侧的压力差）。

“这些是重要的性能领域，告诉我们瓣膜在体内是否能正常工作。我们发现，我们的瓣膜与目前在这些测量中可用的领先组织瓣膜之一相匹配。”

阻止血栓形成

机械阀门存在堵塞风险。因此，这些瓣膜患者必须终身服用抗凝药物。抗凝剂可以阻止凝血，但有出血的风险，如果使用华法林，则需要定期监测和血液检测。

莫格里奇教授认为，正是机械瓣膜的形状及其打开方式导致血液流动和旋转方式不同，从而增加了血栓形成的风险。这就是为什么该团队设计了类似健康人体瓣膜的瓣膜，并研究了血液如何流经心脏。在瓣膜上涂一层肝素（一种用于阻止血栓形成的药物）可以进一步降低血栓形成的风险。

希望这种瓣膜不需要终身抗凝药物。但是，直到动物研究证明成功，为人类临床试验铺平了道路，研究小组才能确定答案。

该团队还正在研究新瓣膜上是否会出现钙积聚。莫格里奇教授说：“我们在实验室的测试看起来很有希望。”。“但很难模拟体内发生的情况。我们现在必须在动物身上测试我们的瓣膜，以便更好地了解它们在人类身上的作用。”

接下来是什么？

由BHF资助的布里斯托尔大学教授Raimondo Ascione是该团队的联合领导者。他正在少数羊身上测试阀门。尽管由于Covid-19导致了一些延误，但该团队现在在BHF的支持下开始了为期六个月的试验。

随着他们最新的原型显示出巨大的前景，该团队希望这种材料将来可以用于更多的产品，例如用于心肌损伤患者的心脏补片或其他医疗设备。

莫格里奇教授说：“很明显，有了这样的材料，机会就无限了。我们为下一步的工作感到兴奋。”

2021年9月出版

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