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  心肌補片是治療心肌梗死的一種重要策略，能夠為受損心肌提供機械支撐、促進心肌修復并恢復電信號的同步傳導。然而，傳統(tǒng)的預成型心肌補片通常需要開胸植入，創(chuàng)傷大、恢復慢，且補片需縫合固定，易引發(fā)組織損傷與炎癥反應。生物粘合劑補片雖能在濕潤組織上實現(xiàn)貼附，但其非特異性粘附易導致胸腔粘連，進而引起術(shù)后并發(fā)癥與預后問題。為降低手術(shù)創(chuàng)傷，支持微創(chuàng)輸送的心肌補片逐漸成為研究熱點，代表性策略包括可壓縮的形狀記憶貼片和原位形成的可注射水凝膠貼片。但前者粘附力有限，后者的凝膠化過程難以精準控制，易出現(xiàn)導管阻塞或定位偏差。因此，開發(fā)一種可微創(chuàng)介入并具有選擇性濕粘附能力的心肌補片至關(guān)重要。理想的補片應能在復雜的生理環(huán)境中實現(xiàn)穩(wěn)固貼附與電信號耦合，并改善心肌損傷后的氧化應激微環(huán)境，以協(xié)同促進功能性修復。

  針對上述挑戰(zhàn)，四川大學生物醫(yī)學工程學院、國家生物醫(yī)學材料工程技術(shù)研究中心王云兵教授/張婕妤副研究員團隊研發(fā)出一種基于順序交聯(lián)策略的可注射水凝膠心肌貼片（GRAXe），實現(xiàn)微創(chuàng)遞送、初始心肌錨定與不對稱濕性粘附，并兼具機電耦合與抗氧化促修復功能。通過分布成膠策略在同一體系內(nèi)解耦成膠機制：第一階段為預交聯(lián)，由多巴胺官能化海藻酸鹽（SA–DA）與Ca2?構(gòu)建離子交聯(lián)網(wǎng)絡，具備剪切稀化特性，形成可調(diào)控的力學窗口，可根據(jù)應用需求靈活配比。該網(wǎng)絡可通過導管注射實現(xiàn)微創(chuàng)介入，可自適應貼附；第二階段為光交聯(lián)，通過ROS響應型超支化聚合物（RHP）與甲基丙烯酸明膠（GelMA）光交聯(lián)形成共價網(wǎng)絡，增強界面錨定并清除氧化應激。光誘導產(chǎn)生的交聯(lián)強度梯度賦予材料不對稱粘附特性，使貼片在心肌表面牢固附著的同時避免與胸腔其他組織發(fā)生非靶向粘附。此外，在水凝膠貼片中引入MXene納米片構(gòu)建連續(xù)導電網(wǎng)絡，有效彌補梗死區(qū)域電偶聯(lián)缺陷，恢復心肌動作電位傳播，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)、電與化學信號的多維協(xié)同修復。

  2025年10月21日，該工作以“Injectable Conductive Hydrogel Patch with Spatiotemporally Tailored Asymmetric Adhesion for Myocardial Infarction Repair”為題發(fā)表在Advanced Materials上。四川大學王云兵教授和張婕妤副研究員為論文共同通訊作者，張語馨博士生為第一作者，該研究得到國家自然科學基金（No. 52273138）和中國醫(yī)學科學院結(jié)構(gòu)性心臟病微創(chuàng)治療創(chuàng)新單元（No.2021RU013）的支持。

示意圖1. 不對稱心肌貼片GRAXe的設計概念，形成過程及治療機制。

圖1. GRAXe的順序交聯(lián)策略：Ca2?預交聯(lián)顯著提高水凝膠黏度并賦予其剪切稀化特性，使其可順利通過25G針頭注射并在心肌表面實現(xiàn)精準貼附。經(jīng)紫外光交聯(lián)后，形成不對稱結(jié)構(gòu)，增強與心肌的粘附與導電性能。

圖2. GRAXe具備不對稱粘附特性：其心肌側(cè)可高效吸附蛋白并形成穩(wěn)固粘附，而相對表面保持低吸附與抗粘連。通過光交聯(lián)驅(qū)動的界面強度梯度，使GRAXe實現(xiàn)從初始錨定到選擇性附著的動態(tài)轉(zhuǎn)變。

圖3. GRAXe通過構(gòu)建連續(xù)導電網(wǎng)絡增強心肌細胞間的電信號傳導。

圖4. GRAXe在心肌梗死模型中顯著改善心功能與促進組織修復。

  該工作提出了一種模塊化可注射水凝膠貼片，用于解決心肌修復中成膠控制精度不足、粘附特性難以調(diào)控及修復功能整合度有限等核心問題。研究團隊基于兩種相互獨立的交聯(lián)機制，構(gòu)建時空分離的雙觸發(fā)成膠策略，通過分步觸發(fā)實現(xiàn)初始錨定與后期力學增強的協(xié)同調(diào)控，從而分別優(yōu)化成膠動力學、可注射性與界面粘附性能。該研究為可注射、可編程心臟修復材料的設計提供了新的實現(xiàn)路徑，并在微創(chuàng)生物界面構(gòu)筑方面展現(xiàn)出應用潛力。

  原文鏈接：http://doi.org/10.1002/adma.202510824