传统心脏补片疗法存在一个核心难题：补片仅能附着于心外膜表面，导致修复作用局限于表层心肌，对深层受损区域的恢复效果有限。针对这一问题，南京大学顾宁院士团队与南京医科大学胡本慧教授团队携手，运用纳米技术成功研发出一款无支架的MSC心脏补片新品。
这款创新补片不仅能够自主识别并迁移到受损心肌部位，实现精准治疗，更可通过核磁共振进行无创跟踪监测，提前判断移植效果，显著增强了心脏修复的整体效能。其核心技术亮点在于采用了一种名为瑞存的多聚糖超顺磁氧化铁注射液——ferumoxytol，该纳米材料是中国食品药品监督管理局唯一批准的无机纳米药物，除了用于缺铁患者的补铁治疗，还可在血管造影中增强核磁信号强度。
新型心肌补片具备时空定向递送生长因子等营养因子的能力，根据心肌损伤信号精确导航至损伤区，并通过延长自身寿命以持久释放营养因子，同时实现从心外膜向心肌内部的迁移，确保营养物质直接作用于心脏深部受损区域。
李梅博士作为第一，在《ACS Nano》杂志上发表了题为《利用Ferumoxytol实现时空治疗递送的自主迁移和可追踪的心脏补片》的研究论文，标志着心肌补片技术的重大突破。研究进一步揭示了铁基纳米材料的高度生物安全性，源于其在体内降解后可参与机体铁代谢过程。通过实验发现，纳米氧化铁被MSC摄取后，能在溶酶体中定位，并随着细胞分裂均匀分配至子代细胞中缓慢释放铁离子，且能有效促进MSC的迁移。在动物实验过程中，研究团队巧妙克服了将柔软易损的无支架细胞补片稳定贴合跳动心脏表面的困难。他们探索出了胸腔暴露的最佳尺寸、角度和时间，并发现在植入后约10分钟是补片与心脏动态匹配和粘附的理想时机。
这种创新心脏补片的开发不仅展示了生物医学工程和纳米技术在心脏修复领域的深度融合潜力，更为应对心肌损伤后的治疗困境提供了全新策略。未来设想中，通过胸腔内导管微创递送补片，结合形状记忆材料自动展开适配心外膜的技术，将进一步提升治疗效果并惠及更多心肌疾病患者。在冠状动脉搭桥手术中，可同时将多块细胞补片精准贴附于心肌表面，相较于单纯解决血管堵塞问题的传统搭桥手术，这种联合疗法具有修复受损血管和减少心肌细胞死亡双重功效，且补片可以持续提供药物输送。
目前，该课题组正在积极推动ferumoxytol作为补铁剂和核磁共振成像造影剂的临床应用，并计划在心肌补片研究领域深入挖掘，包括探索适合人体应用的大尺寸含ferumoxytol的MSC补片制备方法、优化存储运输方案以及验证ferumoxytol的最佳剂量及其对MSC治疗功能的影响。此外，他们还将深化对ferumoxytol在细胞内的行为机制及其如何调控MSC命运的研究。
李梅博士强调：“投身有意义的科学研究，我们才能有效地服务于人类社会，贡献新的科学知识与见解。科研不仅是对知识和技术技能的积累，更是对未知领域的长期探索，关键在于识别和解决根本问题，从而推动科学进步。”
参考资料：
1. Li, M. et al. (2024). A Self-Homing and Traceable Cardiac Patch Leveraging Ferumoxytol for Spatiotemporal Therapeutic Delivery. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08346
2. Ye, D. W. et al. (2022). Long-term fate tracking and quantitative analyzing of nanoparticles in stem cells with bright-field microscopy. Nano Today. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101506
3. Ye, D. W. et al. (2021). Optical Imaging and High-Accuracy Quantification of Intracellular Iron Contents. Small. https://doi: 10.1002/smll.202005474
排版：何晨龙
