近日，一项发表于国际期刊《自然·通讯》的研究在心脏修复领域取得重要突破。瑞典林雪平大学研究团队利用基于导电塑料的有机电子材料，成功制备出可响应电信号而规律“搏动”的人工心肌细胞。这是全球范围内首次实现对心肌细胞离子信号传导功能的人工模拟，为新型心脏修复体、生物植入器械及心脏传感设备的研发开辟了全新路径。
心肌缺损和心力衰竭长期困扰心血管临床诊疗，现有治疗方案存在多重局限。一方面，心脏移植供体严重短缺，术后免疫排斥风险难以有效规避；另一方面，传统电子植入器械的工作频率远高于心肌生理节律，无法适配心肌钙离子通道缓慢传导的特性，难以复刻由钾、钠、钙离子有序转运产生的动作电位，因而无法与原生心肌实现同步协同搏动，难以满足组织修复的实际需求。
本研究的核心创新得益于有机电子材料的独特性能。该类材料能够同步传输电子与离子，以接近人体细胞的模式完成信号交互，从而高度还原心脏特有的电信号传导规律。基于这一材料优势，人工心肌细胞可完整复刻生物心肌兴奋时产生的电活动，通过离子流动驱动细胞收缩与舒张，真实再现心肌的工作机制。
该成果是研究团队前期工作的延续。此前，该团队已研发出可模拟神经传导功能的人工神经细胞，而心脏独特的离子信号传导机制一直缺乏适配的硬件系统进行复刻，本次人工心肌的研制填补了这一技术空白。
这项研究兼具基础科研与临床转化双重价值。在基础研究层面，该硬件系统可精准调控离子浓度、酸碱度等关键参数，直观观测各类变量对心脏电信号的影响，有助于厘清类生物信号复刻所需的材料特性；在应用层面，该技术未来有望落地于多款医用设备，包括更贴合人体生理节律的微型起搏器、肌肉激活植入装置，以及能够早期识别心脏功能异常并自动触发干预的传感器。
研究团队同时指出，该技术距离临床落地仍面临关键壁垒，核心难点在于打通人工细胞与原生心肌细胞之间的双向信号交互通道。理想状态下，人工心肌应能接收原生心肌传递的电信号，并完成跨细胞信号传导，从而作为“桥梁”修复或替代受损心脏组织。
目前，该技术仍处于实验室研发阶段，尚未开展人体临床试验。随着有机电子材料与生物医学工程交叉研究的持续深入，这一人工心肌技术有望补齐心脏修复领域的现有短板，为心衰及心肌损伤患者提供全新的治疗思路。
信息来源：科技日报
作者：全媒体记者 张嘉懿
编辑：丁辰星
审核：王美琦、唐萌萌
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