近一个世纪以来，心血管外科经历了长足的发展。人工心脏瓣膜的发展是心血管外科发展的重要组成部分。从机械瓣、生物瓣到经导管瓣膜以及组织工程心脏瓣的不断演变，深刻影响着心血管外科技术的发展和趋势以及未来发展方向。了解、认识人工瓣膜的发展过程为我们提供了许多在今天仍然很有价值的信息。我们可以从中学到许多成功的经验和一些失败的教训，为今后的研究提供参考。

3D打印技术在近年来取得了巨大进步，随着计算机、影像学技术的不断发展及新材料的开发，3D打印技术在结构性心脏病领域的临床应用中发挥出其独特作用。其3D模型不但可以帮助医生及医学生了解心脏解剖结构和手术培训，而且还能帮助外科医生进行手术术前规划、术中指导甚至术式创新。将来3D打印技术与组织工程学的结合将有望解决人工瓣膜和血管移植物的窘境。3D打印在结构性心脏病中的应用可谓未来可期。

支架是组织工程器官构建的三大基本要素之一，是重塑组织工程器官功能的物质基础，在临床和科研方面受到医学界的广泛关注。理想的组织工程支架具有良好的生物相容性、适宜的生物力学性能和无毒无感染性，为细胞和组织再生提供支持环境，且对支架进行表面修饰可促进细胞生长、增殖，诱导细胞与组织分化，加快组织工程器官功能化。本文对组织工程支架在胸心外科组织工程中的研究应用和前景进行概述。

新乡医学院河南省医用组织再生重点实验室主任郭志坤教授主编的《心脏解剖学》,已于2024年6月由河南科学技术出版社出版发行(图1).《心脏解剖学》共20章,系统介绍了心的发生和发育,心的物种进化和增龄变化,心包,心的位置、毗邻及体表投影,心的形态及内腔结构,心壁的构造及心间隔,心传导系,心的动脉-冠状动脉,心的静脉,心的淋巴管,心的神经,心肌再生,心的发育畸形,心的断层解剖,心的脂肪,心导管介入治疗的解剖学基础,心脏移植的解剖学基础,心脏影像解剖学基础,心常用的解剖学技术等.除大体解剖学外,重点阐述了近年来的心脏研究新进展,如心肌再生、心脏脂肪、瓣膜组织工程等.该书内容涉及多个学科,知识面较宽,综合性较强,理论和实际紧密结合,适用于医学本科生、研究生、解剖学教师、法医学教师、病理学教师、心脏外科医生、心血管内科医生、心脏研究工作者.

背景:全天然的心脏脱细胞支架材料可提供与受体类似的宏观及微观结构、基质成分和血管网分布,是较理想的心脏生物组织工程材料.目的:综述心脏脱细胞基质支架材料的制备方法、成分特征、生物学特性及其在心脏再植方面的最新研究进展.方法:应用计算机检索PubMed数据库、万方数据库2008年1月至2017年4月有关心脏脱细胞基质的文献,检索词为“heart,cardiac muscle,myocardial tissue,decellularized matrix;心脏,心肌,脱细胞基质”,去除与心脏瓣膜有关的文章,最终选取代表性的英文文献44篇、中文文献6篇.结果与结论:目前制备心脏脱细胞基质支架的方法有:物理处理、化学方法和生物学处理(酶解法)法.心脏的细胞外基质支架主要含有Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ型胶原、糖氨聚糖、纤连蛋白、层粘连蛋白及少量生长因子.目前,脱细胞基质在心肌组织工程上的应用主要分为3个方向:基于脱细胞基质片层的“创可贴”心肌组织工程研究;基于脱细胞基质的可注射性心肌组织工程研究;基于心脏全器官脱细胞-再细胞化的人工心脏再造研究.尽管心脏脱细胞基质支架方面已取得了一些成功的经验,但用于心脏再植的临床应用还有许多问题亟待解决.

心脏瓣膜疾病已经成为严重威胁人类健康的疾病之一.瓣膜置换手术作为治疗心脏瓣膜疾病的重要手段已在临床上广泛应用多年,据估计每年有超过20万患者接受主动脉瓣置换手术[1-2] .目前临床上所用人工瓣膜均存在明显缺陷,机械瓣置换者需要终身抗凝治疗,具有出血栓塞等风险[3];而生物瓣耐久性差,因远期存在钙化、衰败等变化,平均使用周期仅约10 ~ 15 年[4-5] .近些年研究较多的组织工程瓣膜,有望解决目前瓣膜替代物存在的问题,使植入瓣膜具有自我修复、生长的能力,这对于一些儿童患者更显得尤为重要.

目前,心脏瓣膜病主要的治疗方式为瓣膜置换,生物瓣膜植入宿主后存在远期衰败钙化的问题,成为制约心脏瓣膜置换疗效的主要因素.内皮祖细胞作为成熟内皮细胞的前体细胞,参与胚胎时期的血管生成和出生后的血管及内皮新生.内皮祖细胞促进内皮再生的功能为解决生物瓣远期衰败钙化问题提供了新的方向,其是否可以促进植入宿主的生物瓣膜再内皮化,进而在体内生长重塑,成为目前研究的热点之一.

通过检索脱细胞基质在心胸外科组织工程领域研究与应用的最新文献,针对心胸外科不同组织器官(心脏、心脏瓣膜、血管、气管、肺和食管)分别阐述脱细胞基质的研究现状、进展及未来前景.

目的 将牛心包去细胞基质(AM)包被基质细胞衍生因子-1α(SDF-1α)并进行相关研究,对其作为功能支架材料应用于组织工程心脏瓣膜(TEHV)作以评价.方法 将新鲜牛心包经胰酶+TritonX-100处理后得到AM;将含SDF-1α的缓释水凝胶包被AM.取大鼠(SD)5只,抽取骨髓,分离间充质干细胞(MSCs),作为种子细胞.在体外条件下,将MSCs与含SDF-1α的缓释水凝胶包被AM共培养(实验组),诱导其黏附、增殖,并与未包被基质进行对照(对照组).结果 胰酶+ Triton X-100可彻底去除基质中细胞和相关成分;包被后的AM可持续释放SDF-1α,7 d内SDF-1α累计释放率为74.36％;体外实验表明MSCs黏附、增殖数量[(6.93±0.39)×104 /cm2,7 d]较对照组[(2.25±0.25)×104/cm2,7 d]显著增加(P＜0.05).光学显微镜观察提示,实验组材料孔隙内黏附大量细胞,细胞生长和增殖情况良好;电子显微镜扫描提示,MSCs在支架材料表面贴附生长,相互连接成片,对照组中,细胞仅在材料表面散在生长,材料内部无细胞生长.结论 含SDF-1α缓释水凝胶包被AM可通过持续释放SDF-1α显著诱导MSCs归巢、增殖,具备进一步体内构建TEHV的特性.

将组织工程的思想与方法应用于人工心脏瓣膜领域有望克服现有瓣膜的不足,具有良好的应用前景.然而,实现组织工程心脏瓣膜仍然存在许多挑战.该文介绍了组织工程瓣膜的定义及发展,讨论了常用的组织工程瓣膜的材料学研究与制备方法、调控瓣膜再细胞化的手段以及相应的挑战.基于细胞支架、种子细胞、生物活性因子三要素制备的组织工程瓣膜目前大多仅处于基础研究阶段.更具应用推广价值的组织工程瓣膜研究方向是基于异种心包膜或瓣叶交联的组织工程瓣膜,包括提高交联的生物瓣膜的抗钙化性能,制备脱离不良溶剂保存的可预装干燥瓣膜,以及探索新型的生物瓣膜交联方式.