具有新型聚合物瓣膜的经导管主动脉瓣植入物的开发与临床前结果

为何一种新型心脏瓣膜很重要

心脏瓣膜疾病在老年人中常见，且越来越多采用非开胸手术治疗，医生通过血管将折叠的替代瓣膜送入心脏。今天使用的瓣膜通常由处理过的动物组织制成，随着时间推移会磨损、钙化并发生失效——在更年轻、更活跃的患者中尤为明显。本研究探索了一种不同思路：一种由先进合成材料制成的经导管主动脉瓣，旨在更耐久、抗损伤并对流经其周围的血液更“友好”。

一种更温和的修复狭窄瓣膜的方式

主动脉瓣位于心脏主泵室的出口处，随每次心跳开合。当它变得僵硬和狭窄时，心脏必须非常吃力地将血液泵出。外科医生长期以来可以替换该瓣膜，但手术需要开胸并使用体外循环机。在过去二十年中，经导管主动脉瓣植入（TAVI）改变了这种情况，医生可以通过动脉将折叠瓣膜送入并在原瓣膜内展开。尽管这对老年和高风险患者是一次突破，但现有TAVI瓣膜仍以动物组织瓣膜为主，这些瓣膜会退化，从而限制了对更年轻人群的广泛应用。

由智能高分子与记忆合金构建的瓣膜

研究团队设计了一种新的TAVI器械，用薄而柔性的“聚合物”瓣膜替代动物组织瓣膜，所用材料为特制的硅基聚氨酯（称为LifePolymer），并将其安装在自膨胀的镍钛合金（nitinol）支架上，这种合金能自然恢复为预设形状。支架呈沙漏型轮廓，以为冠状动脉保留空间，其单元表面涂覆相同聚合物以减小与血液的接触冲击。在基部周围增加了一层电纺聚合物的多孔裙膜，帮助瓣膜与原生组织密封并减少周缘漏血。该设计旨在将工程材料的强度与抗疲劳性，与健康天然瓣膜的平稳血流相结合。

对新瓣膜进行严格的台架试验

在进入动物试验前，研究者对瓣膜进行了大量实验室测试，模拟多年使用的情况。他们在高负荷条件下对镍钛支架循环测试了2亿次——大致相当于五年心跳——未见断裂、裂纹或形状变化。在模拟心跳的脉动流动系统中，瓣膜允许充足的前向流量，压差和逆流均在国际性能标准范围内。高速流场成像显示血液通过瓣膜中心形成平稳的喷流，瓣膜叶片附近及其连接处几乎无旋涡或滞留，这些区域常为血栓形成的起点。计算机追踪的微粒清除效率高，提示触发血栓形成的倾向低。标准安全性测试未发现材料对细胞、血液或DNA的损伤证据，也未触发免疫或过敏反应。

在活体心脏中测试瓣膜

为观察瓣膜在活体循环中的表现，团队将其植入九只绵羊的主动脉位置，绵羊是常用的瓣膜模型，因为其心脏承受的压力与人类相似且组织易发生快速钙化。六只动物成功植入并随访90天。超声检查显示瓣膜开闭自如，维持良好血流，中心及周缘漏血极少或没有。血液检测维持在正常范围内，未见红细胞损伤或器官压力的迹象。当动物被人道处死并检查心脏时，聚合物瓣膜仍然光滑且有弹性，无钙化、无撕裂，也无可能阻碍血流的瘢痕组织过度生长。外层多孔裙膜已开始与周围组织温和地结合，帮助固定器械而不妨碍瓣膜运动。

这对未来患者可能意味着什么

综合来看，这些早期结果表明，基于先进聚合物并配以自膨胀记忆金属框架的经导管瓣膜，能在头几个月内提供坚固稳定的支撑和良好的血流，同时对血液及周围组织更为友好。如果长期研究证实聚合物瓣膜确实比动物组织更能抵抗磨损和钙化，此类器械可能更耐用，对本可能需要终生多次替换瓣膜的年轻患者更安全。该工作尚不能证明对人类的长期获益，但为下一阶段试验奠定了基础，并暗示一种未来：微创的心脏瓣膜修复可以将耐久性与对机体温和的相互作用相结合。

引用: Stanfield, J.R., Johnson, G., Belais, N. et al. Development and preclinical results of a transcatheter aortic valve implant with novel polymeric leaflets. npj Cardiovasc Health 3, 14 (2026). https://doi.org/10.1038/s44325-026-00112-x

关键词: 经导管主动脉瓣, 聚合物心脏瓣膜, 主动脉瓣狭窄, 生物相容材料, 心血管植入物