“芯片上心脏病”模型可复制心肌梗塞

南加州大学生物医学工程系的研究人员开发了一种“芯片上的心脏病”模型，有一天可以作为开发新的心脏病药物甚至个性化药物的测试平台。该研究成果发表在最近的《科学进展》杂志上。

据研究人员介绍，该设备在一个相对简单易用的系统中复制了心脏病发作的一些关键特征，使他们能够更清楚地了解发作后心脏的变化，以便开发和测试最有效的药物来限制发作引起的心脏组织退化。

当冠状动脉中的脂肪、胆固醇等物质严重堵塞流向心脏的富氧血流时，就会导致心脏病发作。然而，科学家并不完全了解这一过程，尤其是心脏健康和受伤部分的细胞如何相互“交流”，以及它们在心脏病发作后如何以及为什么会发生变化。研究人员认为，“芯片上的心脏病”模型可以解开这些谜团。

该模型的底部是一个22×22毫米见方的微流体装置，由一种叫做PDMS的橡胶状聚合物制成。在相对的两侧有两个通道，气体通过它们流动。顶部是一层非常薄的相同橡胶材料，可透过氧气。然后，在芯片顶部模制一层蛋白质，使心脏细胞对齐，形成与人类心脏相同的结构，然后啮齿类动物的心脏细胞就生长在蛋白质上。

为了模拟心脏病发作，通过微流体装置的每个通道释放含氧气体和不含氧气体。微流控设备体积小，清晰，易于在显微镜下看到，因此允许研究人员在疾病发作后实时观察心脏的功能变化，包括心律失常/心律失常和收缩功能障碍。

相比之下，动物模型无法让研究人员进行这种实时观察。此外，传统的细胞培养模型将心脏细胞均匀地暴露在高、中或低水平的氧气中，而不是梯度地，这意味着它们不能模拟心脏病发作后边界区所谓受损心脏细胞的真实情况。

心脑血管疾病是人类健康的主要杀手之一。新冠肺炎的全球流行不仅进一步增加了心脑血管疾病患者的健康风险，还可能影响他们及时便捷的医疗。因此，在疫情期间，我们应该更加关注这类疾病，关注心脑血管疾病患者的健康和福祉。上述研究在芯片上构建了模拟心脏病发作的模型，更加清晰地揭示了心脏病发作的机制，对更深入地了解心脏病，进而更好地预防、诊断和治疗心脏病大有裨益。