心力衰竭，（簡稱心衰），是冠心病、心肌梗死、結構性心臟病等幾乎所有心血管疾病終末期的臨床表現，是一種高發病率、高死亡率、高住院率的心血管疾病，我國心衰患者高達1200萬，約50%患者確診后5年內死亡，是心血管治療領域尚未取得突破的巨大挑戰。目前針對心衰治療的臨床策略主要包括藥物、心臟輔助裝置與心臟移植術。前兩者只能在一定程度上緩解心衰患者的臨床癥狀，無法從根本上治愈，心臟移植手術依舊是心衰終末期患者的主要治療手段，但供體不足和免疫排斥等問題，嚴重制約了患者救治。隨著新型生物材料的快速發展，可注射水凝膠材料有望成為心衰治療的有效方案。

四川大學生物醫學工程學院院長和國家生物醫學材料工程技術研究中心主任王云兵教授團隊與企業合作，近10年來年攻關心衰治療可注射水凝膠材料和經導管微創介入器械開發中面臨的一系列難題。經過對水凝膠材料及器械的不斷創新研發和優化篩選，聯合杭州德柯醫療科技有限公司于2021年3月在西京醫院完成全球首例經導管微創介入心衰治療水凝膠臨床實驗，開創了心衰治療水凝膠材料及器械創新的新高峰，已完成的多例臨床試驗均表現出良好的安全性和有效性。

配合心衰治療水凝膠產品的開發，近日，王云兵教授團隊在生物材料領域頂級期刊《Biomaterials》詳細報道了課題組在此領域的最新研究進展。通過合成一種攜載抗炎納米顆粒和定制重組III型人源化膠原蛋白(rhCol III)的微環境響應多功能水凝膠，該水凝膠能夠在心衰部位（酸性環境和高ROS）響應按需釋放出抗炎藥物姜黃素(Cur)和rhCol III。Cur具有良好的抗氧化和抗炎性能，可有效降低ROS水平和細胞凋亡，抑制炎癥反應，定制化的rhCol III可促進細胞增殖、遷移和血管生成。體內實驗結果表明多功能響應水凝膠表現出良好的促受損心肌組織修復的效果，顯著提高心肌標志物α-actinin和CX43的表達，表明水凝膠治療后的心臟心功能得到迅速恢復。總之，微環境響應多功能水凝膠通過聯合抗凋亡、抗炎和促血管重構機制，在加速受損心臟修復方面表現出巨大的應用潛力，為心衰治療開拓了新方向。

圖1.微環境響應多功能水凝膠的制備及促進受損心肌組織修復的作用機制。

 圖2. 微環境響應多功能水凝膠的材料學性能、流變學性能表征及藥物釋放行為結果。

 圖3. 微環境響應多功能水凝膠的體內治療效果，包括超聲心動圖及相關參數分析。治療28天后心臟的H&E和Masson染色及心室壁厚和梗死面積的定量分析結果。

 圖4. 微環境響應多功能水凝膠對心功能指標α-actinin和CX43表達的影響結果。

以上相關研究成果以題為Regeneration of infarcted hearts by myocardial infarction-responsive injectable hydrogels with combined anti-apoptosis, anti-inflammatory and pro-angiogenesis properties發表在《Biomaterials》，文章第一作者是四川大學國家生物醫學材料工程技術研究中心胡成副研究員，通訊作者為王云兵教授和楊立副研究員。