大坂医科药科大学教授根本慎太郎等人与产学界合作,开发了以促进组织自我修复的技术,解决心脏手术中补充组织的修复补片引起的异物反应的方法。对于许多患者来说,这可能是一线希望,因为在儿童心脏手术中一直被视为问题的二次手术的风险,也可能大大降低。
心脏手术领域的希望灯塔 解决出现异物反应的新医疗材料
在心脏手术领域,人们对这项技术的诞生充满期待,这种技术将成为许多患者的“希望灯塔”。过去,心脏手术时,为了使血液循环正常化,会在手术部位贴上类似贴片的材料来补充组织,但异物反应带来的问题是个问题。 2023 年 1 月提交给日本厚生劳动省的规避新修复补丁的上市许可申请。
这款名为“心血管修复贴片OFT-G1”的心脏修复贴片,其特点是它起到了组织自我修复的“支架”作用。普通的修复补丁无非是一种替代组织的“异物”。另一方面,OFT-G1 作为普通贴片时,会促进手术部位的自我再生,因为 OFT-G1 本身会随着时间的推移而退化。目前已知不太可能发生由作为留在患者体内的异物的贴剂引起的异物反应。
自我修复的秘诀在于“针织物”的结构
OFT-G1心血管修复贴片,是通过产学界合作开发的。该项目的核心是大阪医科药科大学、针织面料制造商“福井编织企业” 和化学品制造商“帝人”。 2014年开始研发,2018年获得专利。 2019 年,一项涉及 34 名从婴儿到成人的患者的临床试验开始,并于 2022 年完成。根据结果,向厚生劳动省提交了上市许可申请。
一种通过使用“支架”促进组织自我修复的方法是一种称为“组织再生”的技术。它定位于再生医学领域,各种研究人员都在为其实际应用寻找有效的“支架”。例如,通过反复试错,他培养了患者细胞,从牲畜组织中制造出胶原蛋白膜,开发出可在体内分解的生物可降解高分子材料。但是,有人指出了对安全性和实用性的担忧,并且在这两个方面都在进行改进。
其中,OFT-G1定位于使用高分子材料的开发流程。为了解决高分子材料基础支架、网络的强度不足瓶颈,将生物降解性优异的生物塑料和具有一定强度的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)作为线材,用两种材料编织而成。虽然用于制造PET瓶的材料PET在体内不会分解,但它已经被广泛用于人造血管等医疗产品,并以无害着称。
此外,OFT-G1 配备了针织物独有的机构。在 PET 线保持其结构的同时,生物塑料线会在大约两年的时间内逐渐分解。结果,在螺纹消失的区域产生了微小的空隙,使患者自身的细胞可以从周围进入组织,有效促进组织的自我修复,当异物的贴片与患者的组织同化,结果可以抑制异物反应。
OFT-G1 表面覆盖有 3 个月可生物降解的明胶薄膜,以防止缝合时纤维和针孔之间的缝隙出血。当明胶膜分解时,自我修复已进行到一定程度,由于皮肤处于拉伸状态,不会发生出血。
- 上排:分解前的生物塑料线以红色显示。蓝色是PET线。
- 下排:生物塑料线分解时会产生空隙。
图片来源:https://wired.jp/article/cardiovascular-patch-oft-g1/
自 OFT-G1 用于第一位患者以来已经过去了三年多,没有出现并发症或再次手术。在安全性和有效性数据准备就绪的情况下提交了批准申请。如果一切顺利,预计将在2023年底前获批制造和销售。
期盼解决儿童心脏手术一直饱受“二次手术”的困扰
提出OFT-G1概念的人是大坂医科大学教授根本慎太郎。他也是大学医院小儿心脏外科的专科医生。 “异物反应是心脏手术中一个值得关注的风险。临床试验已经证实,无论年龄大小,使用OFT-G1都有好处。开发的起源是为了降低伴随着儿童心脏手术,常有的‘二次手术’的风险” 根本医生说。
他也提到,“与成人相比,儿童心脏手术的难度有所不同。这是因为大多数接受心脏手术的孩子天生就有先天性心脏病,修复缺损和狭窄等典型例子,往往需要多次再次手术。另外,新生儿先天性心脏病的比例是百分之一,所以你可能会觉得概率“高得惊人”。
为什么OFT-G1心血管修复贴片可以降低儿童二次心脏手术的风险?
根本医生说,“因为二次手术的一个主要原因,就是是心脏修复补丁。留在体内的心脏修复补丁,会因异物反应而逐渐退化。此外,心脏修复贴片没有足够的拉伸性来跟随因生长而导致的心脏尺寸的增加。由于这些缺点而引起的关注是手术部位的狭窄。如果变得严重,则需要更换心脏修复贴片,从而导致再次手术。顺便说一下,成年后再次手术的风险会急剧下降。这是因为成年后异物反应消退,心脏停止增大。”
根本医生说,“通常,二次手术的周期可能从一开始就会分阶段计划,也受手术内容的影响,所以因人而异。如果是物质原因,最早5年,最晚10年。在一岁生日前进行第一次手术的儿童,在成年后可能会进行多次手术。在心脏手术中,再次手术的风险增加。这是因为胸骨贴着心肺,要一一剥离,以免流血,而且手术需要一整天。为了患者着想,手术越少越好,”根本医生强调。
研究重点发现
- 如果使用OFT-G1,可能会延长再次手术的周期。这是因为通过抑制异物反应减缓了心脏修复贴片的劣化,而针织物的伸缩性,使其能够跟随心脏尺寸的增加。即使发生狭窄,也可以利用导管的可伸长性,通过不需要手术的导管进行治疗,从而扩大问题部位。 “我们目前的目标是将再手术周期延长至 15 至 20 年。最终希望实现消除二次手術的需要。”根本医生热情地说。
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OFT-G1心脏修复贴片的开发过程 针织面料制作医用材料的难点
促进组织自我修复的OFT-G1心脏修复贴片的实现,始于寻找针织面料制造商。“但是,医用材料的高要求成了问题,被针织面料厂商拒绝了。“根本医生说。由于采用机器制造针织面料,经常会发生断线和起毛现象。这些缺陷对于心脏修复贴片来说是不可接受的,更不用说衣服了。由于缺陷会危及患者的生命,因此必须进行彻底的质量控制。此外,使用的生物塑料纱线容易出现断头和起毛现象,因此很难找到针织面料生产商。
转折点出现在13年前。“我首先遇到的是福井经编有限公司,该公司使用真丝针织物制造人造血管。丝绸被认为是一种非常脆弱的材料,无法编织。然而,我想出了一个想法,如果我拥有用丝绸制造人造血管的技术,我也可以制造心脏修复贴片。“ 根本医生就联系了 福井经编公司,请求他们制造原型。福井经编公司接受后,知道需要创造一种质量可控且具有足够强度、拉伸性和柔韧性的针织面料,而且,它还需要可操作性,以便外科医生可以手工缝合。
福井经编公司制作出了原型,根本医生带来了一套缝合线进行测试。“这使我们能够实现所需的性能,真的是得益于福井经编优良的针织面料结构。”根本医生说。
发展前景确定后,资金和技术诀窍的缺乏就成了问题。临床试验和量产需要大公司的配合。与福井经编公司有业务关系的化学品制造商“帝人”提出了投标。就这样,形成了合作伙伴关系,将一系列的开发、制造和销售流程整合在一起,一个开发项目就此启动。
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