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当心脏病发作时，心肌细胞和心脏传导系统中的特殊细胞会因缺血而受损，形成瘢痕组织，这些区域无法通过外科手术修复。近日，美国布朗大学与印度理工学院的研究人员合作，开发出一种人工纳米补片，实验表明它能够促进受损心肌区域的功能恢复。该研究发表于《生物材料学报》（Biomaterials）。

这种人工纳米补片是一种支架结构，由碳纳米管纤维和一种经批准的聚合物材料构成。研究人员使用直径约200纳米的螺旋状碳纳米管纤维，并用高分子乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）将其编织成直径22毫米、厚约15微米的圆形网状补片。碳纳米管具有优异的导电性和机械强度，而PLGA则提供生物相容性和可降解性。

实验结果显示，这种纳米补片能够再生天然的心脏组织细胞（心肌细胞）和神经细胞，使受损区域重新恢复活力。研究人员在补片上培养心肌细胞，4小时后其表面心肌细胞数量是生长在对照样本（仅由聚合物制成）上的5倍；5天后，心肌细胞表面密度达到对照样本的6倍。神经细胞密度在4天后也增加了1倍。

论文合著者、布朗大学工程与整形外科副教授托马斯·韦伯斯特（Thomas Webster）指出，碳纳米管纤维编织的支架具有弹性和耐用性，能够像心脏组织一样扩展和收缩，因此心肌细胞和神经细胞可以在其上大量增殖，促进局部心肌再生。此外，碳纳米管的优异导电性使其能够作为心脏电传导的桥梁，维持稳定的节律。这种材料未来甚至可能用于构建一颗完整的心脏。

研究团队下一步将优化支架形状以更好地模拟心脏电活动，并制造内部试管模型以测试材料对心压和跳动节律的反应。同时，补片上生长出的心肌细胞是否具有与正常心脏组织细胞相同的功能，仍需进一步验证。

据美国心脏病协会调查，2009年约有78.5万患者因既往心脏病造成的心肌损伤而再次发作。在有过心脏病史的人群中，1/3的女性和1/5的男性在未来6年内可能复发。如果该技术成功，数百万患者将从中受益。