心肌梗死后协同修复策略：定制化力学强化与人iPSC源性心肌细胞复合工程化心肌的整合治疗

本研究创新性地提出仿真引导的协同治疗策略，通过将定向静电纺丝聚己内酯（PCL）支架与人诱导多能干细胞源性心肌细胞（hiPSC-CMs）构建的工程化人工心肌（EHM）复合，实现心肌梗死后的力学强化与心肌再生双重目标。大鼠模型证实该复合疗法可显著提升细胞植入存活率（cTnT面积增加约7倍）并改善左心室区域应变，为心血管再生医学提供了突破性解决方案。

　　

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INTRODUCTION

作为人体再生能力最弱的器官，心脏相关疾病成为全球首要死因并不令人意外[1]。心肌梗死（MI）是最普遍且功能性破坏最严重的心血管疾病之一，当心肌血流受阻时会发生缺血和心肌细胞（CM）死亡。急性心梗治疗侧重于再灌注疗法，旨在恢复血流以促进心肌细胞存活并限制缺血损伤。

FEM Model Development

基于Land等人的研究[29]，我们在FEBio Studio中构建了大鼠左心室（LV）的有限元模型（FEM）。左心室被建模为半椭球体，其尺寸按大鼠心脏比例缩放：基部内径6毫米，内高10毫米，壁厚2毫米，舒张末期容积（EDV）为317.11微升[30]。最终网格包含14,000个单元，其材料轴被定义为重现天然心脏纤维的跨壁各向异性，纤维取向范围从心内膜的-60度到心外膜的+60度。

Fabrication and In Silico Testing of a Tailored Anisotropic Scaffold to the LV post-MI

我们先前开发了一种新型制造技术，可生成具有高保真度的结构力学定制化静电纺丝PCL支架，实现精准各向异性调控[15]。简言之，通过控制层间角度（0°、30°、60°和90°）进行PCL纤维束静电纺丝，从而产生独特的力学各向异性比率（0°、30°、60°和90°PCL支架分别达到540.7、196.4、9.2和1.8），这是模拟天然组织特性的关键。该方法...

DISCUSSION

心脏功能依赖于其收缩力学和精妙的各向异性组织结构——这两者都会因损伤而破坏[47]。虽然临床前模型表明生物材料强化能稳定急性左心室力学和重塑进程，但临床试验因纤维化及其引发的生物力学并发症而中止。我们假设与心肌细胞移植兼容的生物材料强化策略...

CONLCUSION

我们通过将hiPSC-CMs胶原水凝胶与合成定向纤维PCL支架复合，开发了协同性心肌再生-强化疗法。在大鼠心梗模型中植入这些工程化组织系统，证明其能有效嵌入心壁并调节机械功能。基于4D超声数据的精密三维应变分析揭示了这些疗法对心功能的差异化改善机制...