編輯作者：心血管健康聯盟 李亮
心臟瓣膜病是心臟疾病中最為常見的一種，多數病例涉及主動脈瓣狹窄，通常二尖瓣也會受到波及。透過外科手術或經導管置換人工瓣膜，顯著增加了患者的預期壽命。綜合多方面來講，人工生物瓣膜比機械瓣膜更具優勢，但隨著時間發展，生物瓣膜可能會逐步鈣化，從而限制其使用壽命。
德國弗勞恩霍夫陶瓷技術和系統研究所(IKTS)的研究團隊，正嘗試透過對人工生物瓣膜進行特殊的化學預處理來防治鈣化的發生發展。
圖1. 組合金屬支架的生物心臟瓣膜。(圖片來源：弗勞恩霍夫陶瓷技術和系統研究所)
當人體心臟瓣膜不能正常地開啟和閉合，達到一定嚴重程度時，通常就需要使用人工瓣膜進行替換。當下生物瓣膜的發展趨勢良好，而機械瓣膜則存在需要終生抗凝等劣勢。不過，由豬主動脈瓣或牛心包製成的生物瓣膜，雖已經過特殊處理，但因鈣化、磨損、體外疲勞壽命有限等問題，通常僅能持續使用10-15年。
羥基磷灰石結晶在瓣膜小葉上形成沉積並觸發鈣沉積物的形成，這個過程被專家稱之為鈣化。磷酸鈣化合物沉積會對生物瓣膜效能產生負面影響，使其變得更窄，影響血液流動。弗勞恩霍夫陶瓷技術和系統研究所工與德國亞琛工業大學生物醫學工程研究所、俄羅斯新西伯利亞Meshalkin國家醫學研究中心密切合作，正探尋透過新的化學預處理方法，來避免沉積物的形成。
異種生物瓣膜，通常用戊二醛進行預處理，該類常用固定劑有助於穩固人工瓣膜的膠原支架。為了防止或延緩生物瓣膜的鈣化和退化，Beshchasna博士團隊及其合作伙伴正在嘗試使用新的化合物。
在試驗中，選擇心包組織作為基礎材料，使用活性物質分子進行穩固。試驗中並未使用戊二醛做常規固定，而是使用雙環氧化合物+雙膦酸鹽。工程師解釋道，戊二醛可與膠原蛋白良好結合，但不能與同樣是心包組成部分的彈性蛋白相結合，這也是為什麼要尋找替代品，比如雙環氧化物。在新增和不新增雙膦酸鹽(可抗骨質疏鬆)的情況下進行交聯試驗。
圖2. 體外鈣化試驗結果，鈣化損害心臟瓣膜功能(右)。(圖片來源：弗勞恩霍夫陶瓷技術和系統研究所)
雙環氧化物和雙膦酸鹽潛力巨大
首先，用戊二醛、雙環氧化物、雙環氧化物+雙膦酸鹽、雙環氧化物+輕效防腐劑optiphen製備組織樣品三週，以賦予組織樣本新的特性。
然後，進行為期四周的鈣化試驗，以測試上述製劑在加速實驗室條件下的效果。溶液pH值經緩衝處理後，與人體血漿pH值相匹配。
研究使用四類溶液，透過不同方式對八個心臟瓣膜進行化學預處理，並使用常規方法做分析，比如掃描電子顯微鏡、拉曼光譜和微計算機斷層掃描等，以確定哪類處理對長期預防鈣化最為有效。
體外測試結果表明，雙環氧化物和雙膦酸鹽的組織固定特性良好，可非常優異的戊二醛替代品。Beshchasna指出，該類聯合處理的潛力巨大，心包組織傾向於結合鈣離子，而鈣離子又會結合磷酸根離子，進而導致人工心臟瓣膜的鈣化。雙環氧化物和雙膦酸鹽則可起到抵消作用，並防止鈣離子和磷酸根離子間的反應。
接下來的研究，是在新的化學預處理方案基礎上，進一步做體外和體內試驗測試，以及臨床試驗作驗證，以構建使用效果更為優異的人工生物心臟瓣膜。
