金纳米线可提高心肌导电性有望修复心肌组织坏死

2011-10-08

美国波士顿儿童医院和麻省理工学院工程与材料专家通过纳米技术,用微细的金线制成了一种心脏补丁,大大提高了现有心脏补丁的导电性,其上的所有心肌细胞都能跳动.研究人员希望这种补丁能帮助修复心脏病发作造成的心肌组织坏死.

美国波士顿儿童医院和麻省理工学院工程与材料专家通过纳米技术，用微细的金线制成了一种心脏补丁，大大提高了现有心脏补丁的导电性，其上的所有心肌细胞都能跳动。研究人员希望这种补丁能帮助修复心脏病发作造成的心肌组织坏死。该论文发表在9月25日的《自然·纳米技术》杂志网络上。

论文中介绍，在工程心脏组织中添加金线能增强其导电性，是对现有纳米补丁的改良。这种金纳米线平均30纳米粗，2微米至3微米长，肉眼几乎无法看到。经过培养之后，布满金线的补丁上的心肌细胞变得更厚，排列得也更有组织。用电流刺激细胞，会产生一个明显的电压峰值，相邻的心肌细胞束之间的电流活动明显提高。与之对比，没有金纳米线的补丁仅能产生微弱电流，使一束细胞跳动。

波士顿儿童医院生物材料与药物递送实验室的丹尼尔·克哈尼解释说：“如果没有金纳米线的话，用电极刺激心脏补丁时，它上面的细胞只有受到刺激的地方才会跳动，加入金纳米线以后，许多细胞就会连在一起，即使受到刺激的地方相隔很远，也会一起跳动。这表明组织是导电的。”

实验还显示，肌钙蛋白Ⅰ(troponin Ⅰ)和连接蛋白43(connexin-43)的产量也提高了。肌钙蛋白Ⅰ能与钙结合并收缩，连接蛋白-43能在细胞之间形成电耦合，在心脏结构形成和同步收缩方面起着重要作用。

克哈尼认为，纳米线技术可用于制造任何与电刺激相关的组织，包括脑组织和脊髓。选择黄金作为线材是因为它导电性强，易于编织，也是一种人体可容忍材料;而且黄金纤维可以拉得很长，足够通过整个材料基架以支持细胞，还可作为导电栅门。

经过细胞培养实验后，研究小组打算用活动物测试心脏补丁的功能，以进一步掌握纳米线是怎样加强了电流信号和细胞间连接。目前，他们正计划把这种补丁用于心脏病人的临床试验。

金纳米线可提高心肌导电性有望修复心肌组织坏死

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