人工心臟肌肉技術(shù)
摘要：心臟肌肉功能減弱或完全無法工作是危害人體生命健康的重大疾病。人工心臟肌肉有荷代壞死的目然心臟肌肉，恢復心臟功能的潛能。本文訓論了拭于組織lll程和智能豐習料的性能及其與自然心臟肌肉的比較，重點介紹了在研制基于形狀記憶合金和離子聚合金屬合成物人工心臟肌肉方面，人們所作的努力。
關(guān)鍵詞：人工肌肉；形狀記憶合金；離子聚合金屬
O引言
當心肌梗死發(fā)生時，冠狀動脈內(nèi)的凝塊阻止了心肌供血，導致了這個區(qū)域內(nèi)的心肌壞死。壞死的心肌失去收縮能力，剩余的心肌需要補償壞死的部分，但壞死部分卻能再生。心臟病和濾過性病毒所引起的疾病都能使心臟肌肉功能減弱和泵血量減少。但此時，心臟仍然有足夠的能量去維持牛命，只是不能在運動的時候提供足夠的血輸出量。當心臟肌肉的功能減弱或完全無法工作時，****的方法就是做心臟移植手術(shù)。但是全世界每年捐贈出來的自然心臟數(shù)目非常有限，很多患者都失去了生存的機會”。因此，人們直都希望能夠研究出能夠代替心臟功能的人心臟，或人工心臟肌肉替代壞死的心肌。
人工心臟是用機械或生物機械的手段部分或全部替代心臟的泵功能，維持傘身血液循環(huán)功能的治療方法，但是這種方法目前也存在有很多問題。第一，快速旋轉(zhuǎn)的葉輪會破壞紅細胞并會引起血栓；第二，為l『防止人體對血泵的排斥性，必須服用的人量抗凝的藥物，而這些藥物會降低人體的免疫性。為避免與血液接觸引起的生物兼容性問題，人們也一直在研究人工心臟肌肉。期望利用人工心臟肌肉裹在心臟外側(cè)替代心肌壞死部分，通過心臟按摩的辦法，幫助衰弱的心臟恢復功能。這種基于人工心臟肌肉的方法具有非常誘人的前景，是目前國際上研究熱點之，尤其是在組織工程方面。本文主要討論人心臟肌肉技術(shù)。
1人工心臟肌肉的原理和分類
人工心臟肌肉是一種跟自然心臟肌肉具有相似特性的人上材料，它和自然心臟肌肉一樣具有彈性和剛性，并能在外界的刺激，產(chǎn)生伸縮、彎曲等多種形式的力學州應。根據(jù)材料制作方法的區(qū)別，人工心臟肌肉主要有兩類，一類是利用組織工程的方法制作人工心臟肌肉；另一類是利用智能材料對外界刺激的反應。
1 1組織工程方法
組織工程是利用生命科學和工程學的原理，將一體活細胞種植于支架l，自體細胞在支架E生長并產(chǎn)生細胞外基質(zhì)，逐漸對原來的支架進行改建，最終形成人的心臟肌肉。圖l所示是密西根大學人工心臟實驗章研制的人工心臟肌肉。這種人工心臟肌肉利用老鼠心臟細胞生長在血纖維凝膠h這眥細胞形成心肌組織后，血纖維脫落或降解。實驗表明在在纖維凝膠布上層層上百萬的心肌細胞后，只要四天就可以收縮，產(chǎn)生的收縮力達80毫牛頓盡管收縮力和自然心臟的收縮…fi~，H．～kk然比較小，但這種基于組織工程的人工心臟肌肉增添了研制成功可實用人工心臟肌肉的信心。
1 2基于智能材料的人工心臟肌肉
除了組織工程的方法外，另一類是通過某些材料在外界能量作用，產(chǎn)生類似生物肌肉特幽1密西根大學人l_l心臟實驗室研制的人上心臟肌肉性的～A T…H rl。t，~j材料p J。這些材料主要有：形狀記憶合金、導電聚合物、碳納米管、液品彈性體、聚合物凝膠、壓電材料和磁敏材料等。
由于人工心臟肌肉是直接作用在心臟的外表面上，替代梗死的心臟肌肉。岡此，有必要將主要的人lI_肌肉材料和心臟肌肉進行性能比較，以確定哪些人工肌肉材料，有可以用作人工心臟肛肉材料的潛能。具體參數(shù)比較，如表l所示。
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