Cell子刊：华人团队开发新型微针贴片，促进心肌梗塞后的心脏修复

心肌梗死（MI）是全世界心脏疾病发病的主要病因。尽管在优化急性心肌梗死的治疗方面取得了进展，但多年来由心肌梗死引发的心力衰竭（HF）的患病率总体上却有所上升。

目前，由心肌梗死引发的心力衰竭已成为一个重大公共卫生问题，但不幸的是，迄今为止，对于终末期心力衰竭唯一确切有效的治疗方法是心脏移植。因此，研究人员一直在探索创新方法，例如干细胞疗法、基因疗法和生物医学工程，以增强心肌梗死后的心脏修复和再生，从而挽救更多的心肌。此类干预措施有可能在损伤后的心脏重塑过程中带来潜在的优势，并减轻心脏的代偿反应。

近日，哥伦比亚大学程柯团队与加州大学洛杉矶分校李松团队合作，在 Cell 子刊 Cell Biomaterials 上发表了题为：Immunomodulatory microneedle patch for cardiac repair in rodent and porcine models of myocardial infarction 的研究论文。

该研究开发了一种负载 IL-4 的微针贴片——IL4 MP-MN，通过持续释放 IL-4 诱导巨噬细胞介导的促修复微环境，不仅能推动心肌细胞重返细胞周期进行增殖，还可有效抑制内皮炎症信号转导，在大鼠和猪心肌梗死模型中实现了心肌梗塞后的心脏修复。

心肌梗死（MI）是导致广泛心肌坏死以及随之而来的心脏收缩功能受损的主要原因，这种损害会逐渐恶化，最终可能导致心力衰竭。巨噬细胞通过极化动态调节心肌梗死损伤心脏的恶化与修复过程之间的平衡。白细胞介素-4（IL-4）因其能引导巨噬细胞向促再生状态转变的作用而广为人知，一些基础研究也证实了其对心脏修复的治疗益处。

然而，将 IL-4 疗法成功应用于体内巨噬细胞的调节面临着一个挑战——如何实现局部向受损心肌持续且微创地递送 IL-4。

在这项新研究中，研究团队将 IL-4 封装在聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微粒（MP）中，并将其加载到基于透明质酸水凝胶的微针（MN）贴片中，从而构建了 负载 IL-4 的微针贴片——IL4 MP-MN。这种设计具有生物相容性、可调释药动力学、配方多样性和可控释放的特点，而微针结构则作为通道穿透致密的心外膜，促进 IL-4 向受损心肌的定向扩散。此外，整个系统（IL-4 MP-MN）可在体内安全降解，无需手术取出。

该贴片通过持续释放 IL-4 诱导巨噬细胞介导的促修复微环境，不仅能推动心肌细胞重返细胞周期进行增殖，还可有效抑制内皮炎症信号转导。

对大鼠和猪的两类心肌梗死模型的实验结果表明，该微针贴片治疗显著改善了心室收缩功能并有效维持心肌组织完整性，尤其是在大型动物中的安全性和有效性充分论证了这种新型微针贴片作为心肌梗死急性期修复策略的临床转化前景。

该研究的核心发现：

IL-4 MP-MN 贴片可实现局部且持续地向心肌梗死心脏输送 IL-4；

该贴片可改善大鼠和猪心肌梗死模型的心脏功能和结构；

该贴片诱导出一种与巨噬细胞相关的促进修复的微环境；

该贴片促使心肌细胞状态重新转向细胞周期。