LifePolymer,心脏瓣膜的新星

钙化是人类心脏瓣膜的祸根。人的心脏瓣膜受到狭窄的困扰,多半由于钙化会导致瓣叶增厚或硬化。每年有数百万患者受其侵扰。瓣膜狭窄的患者在生命中的某个时候需要更换瓣膜,否则他们的心脏瓣膜将失效并死亡。这个问题直接推动了人工心脏瓣膜行业的发展。

过去的70多年里,已经发明了几种类型的人工瓣膜,但是没有一种方案能够完全解决心脏瓣膜钙化的问题,这些解决方案总是有利有弊,难以权衡。

人工心脏瓣膜的类型

机械瓣-通常由碳制成-是在年代发明的。虽然非常耐用,一般可以贯穿患者一生,但它们需要心脏直视手术(开胸手术),而且碳表面会吸引血块。因此,使用机械瓣的患者必须终身服用血液稀释药物(抗凝剂),以防止血块形成,避免心脏病发作或中风。使用血液稀释剂会使患者处于出血的高危状态,患者必须牺牲自己的生活方式来适应这种情况。

为了降低瓣膜血栓形成的风险,避免终身使用血液稀释剂,人们发明了生物瓣。生物瓣通常使用牛(牛心包)或猪(猪心包)组织来制作瓣叶。虽然降低了血栓形成的风险,但动物组织远不如机械瓣耐用,通常需要在10至20年内再次手术以更换瓣膜。生物瓣的制造也很复杂。根据爱德华生命科学公司(EdwardsLifesciences)的说法,这是全球最大的心脏瓣膜制造商之一,仅制造一个生物瓣就需要名员工、40天的生产时间以及5-6周的测试和包装,每个装配工还需要6周的培训。

作为一种替代方案,多年来很多企业一直在开发聚合物瓣膜。然而,聚合物瓣膜无法证明它们能够承受人体心脏瓣膜的应力,并且也存在钙化、血栓形成和耐久性不足的问题。

因此,目前商用心脏瓣膜存在一个难题——需要在患者生活质量和耐久性方面进行权衡——这会导致没有合适的瓣膜可用。

做一个更好的心脏瓣膜

如果,你不是从现有的条件下来思考解决心脏瓣膜的挑战,而是决定从头开始重新思考心脏瓣膜的一切……你会得到什么呢?

首先,您需要同时考虑材料、设计和制造,优化所有的一切,包括设备和产品的方方面面。

你需要从发现或发明一种材料和设计开始,这种材料和设计可以抵抗钙化,并能承受人类心脏的压力和应力,直到终生。

还需要一种可以消除血栓积聚和瓣叶血管翳形成的药物。

对患者只需要进行一次手术就可以维持终生。

与当今理想的心脏瓣膜的性能标准相匹配或更优。

同时,您还要确定一种能够适应该材料和设计的制造工艺,同时提高一致性和精准度,简化工艺,降低成本。是的,你希望它能够一周7天、一天24小时地正常运行。

从目标出发的材料和设计

机械瓣、生物瓣和聚合物瓣,作为人类心脏瓣膜的替代物都有其不足。所有这些方法都使用了现有材料,并对其进行了改造,以承受人类心脏的巨大压力。

只有创造一种全新的材料,我们才有希望最终解决历史上的心脏瓣膜难题。通过在分子水平上设计一种专门用于人类心脏的生物聚合物(LifePolymerTM),我们最终可以构建一种瓣膜,能够承受人类心脏可能产生的巨大压力。

使用这种专有的生物聚合物,您可以设计超薄但坚固的瓣叶,可以快速打开和关闭,可以有很好的血流动力学。您还可以通过计算机设计主动脉和二尖瓣位置的瓣叶形状和支架,以适应每个位置不同的打开和关闭的动力系统。该方法旨在优化应力分布和吸收,以提高瓣膜使用的耐久性。

使用这种新型的生物聚合物和瓣膜设计,早期的动物实验和台架试验(benchtesting)都已显示出有前景的结果。动物实验表明,没有钙化,几乎没有血小板聚集,可以忽略的纤维蛋白沉积,瓣叶上没有血管翳形成,还具有良好的血流动力学。内部台架试验表明,对灾难性的瓣膜恶化(甚至是故意损坏的瓣叶)还具有抵抗力。



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