研究背景冠心病是全球范围内导致心力衰竭发病率上升的主要因素[1]。心肌梗塞后,心脏有限的再生潜能导致梗死区内部和梗死周围瘢痕形成,导致异常电信号传播和同步性心脏收缩[2]。健康的心肌与瘢痕部位之间缺乏电连接,致使该区域产生大量的功能性代偿反应[[2,3]。组织性肌电补片（ECPs）已被证明是一种有前景的功能性心脏合胞体的生物治疗替代物。心肌梗死后,替代受损心肌组织中功能失调的部位、减少不良重塑,并维持心功能[4-6]。成功植入ECPs实现心肌修复的先决条件包括:可与宿主组织的电偶联、能触发电脉冲在整个心脏的传播、参与整个心脏的同步收缩、以及使心肌细胞形成功能性合胞体[6-10]。有关研究表明,电活性支架可通过增加连接蛋白43（CX43）的表达来改善心肌细胞功能[11],CX43已被证实可调节细胞间的通讯,影响电偶联,促进收缩行为[12]。导电聚合物,如聚吡咯（pPy）[13]、碳纳米管（CNT）[14]、聚苯胺（PANI）[15]和聚3,4-乙基二氧噻吩（PEDOT）[]6]等导电聚合物展现了许多优良的性能,如生物相容性、电导性和氧化还原稳定性。其中,在组织工程支架材料的应用中,pPy是研究最广泛的导电聚合物之一,因为它制备简易、生物相容性好、固有导电性好、表面生化性能可控、以及适合细胞粘附的疏水性等优点[17,18]。已有研究表明,pPy可以维持心肌细胞的电生理成熟和功能,对细胞毒性较小,其导电性也能引导心脏的正常跳动,利用传统的非导电高分子材料[18,19]很难达到这一目的。这些结果表明,pPy作为具有电信号传递可能性的合适的心脏再生导电支架具有潜在的应用前景。但由于pPy的力学性能弱,限制了其在心脏组织工程（TE）中的应用,为了克服这一缺点,导电pPy曾与其它生物材料杂交,以制备具有较强收缩和电性能的ECPs[16]。从仿生学的角度来看,其主要目的是为各种受损组织创造细胞相容或组织偏爱的微环境,而最佳选择是利用自然生物系统的基本特性[21]。自然生物中亚微米尺度的体系结构是丰富的原生ECMs,在调控细胞行为中起着关键作用。原生大网膜[22]或整个去细胞化的心脏可作为心脏组织工程（CTE）的天然组织支架[22,23],但这些原生组织的来源稀少。受贻贝等海洋生物的启发,已经开发了一系列理想的材料,如细胞外基质[24]、强粘接剂[25,26]和其它生物工程材料[27]。我们以前开发了一种多层互连多孔结构的贻贝外壳支架材料,用于伤口修复[28]。该支架材料的主要成分是壳聚糖,其引起的免疫排斥反应非常小[29,30]。我们认为壳聚糖基支架材料可以作为3D基质支架,有效地将宿主细胞运送到受损的心脏组织。多巴胺（DA）是一种含有邻苯二酚和胺基的小分子,类似于海洋贻贝的粘附蛋白[27]。在弱碱性pH条件下,它能自聚形成粘附性聚多巴胺（PDA）,对二次改性的材料具有显著的附着力[31]。作为一种生物相容性的粘合剂,多巴胺还可以减轻支架内固有的pPy所引起的毒性[32]。目的研究pPy、PDA与贻贝壳来源的壳聚糖基支架材料（shell）间杂化交联后生成的材料:shell-pPy,shell-pPy-PDA,shell-PDA-pPy与单纯的shell对心肌梗死的修复效果比较。1、获得高弹性的、规则棱柱状多孔的、均质的、壳聚糖成分的支架材料,再原位修饰结合聚吡咯,或包被多巴胺,以构建有不同孔隙的贻贝壳导电膜材料。2、构建不同的三维心肌工程补片并体外探究不同补片中心肌细胞的组织化、成熟度与功能性。3、体内探究该补片对心肌梗死的修复作用。方法1、应用简易的酸碱递次法处理贻贝类贝壳,杂化修饰以构建贻贝壳导电膜材料,进行扫描电镜,能谱,红外光谱,电导率等分析,并荧光染色检测材料的生物相容性与细胞黏附力;2、滴种新生外源性心肌细胞于不同的贻贝壳膜杂化材料上共培养构建不同的心肌工程补片,用扫描电子显微镜（SEM）观察接种有心肌细胞的贻贝壳膜材料心肌补片的超微结构,Fluo-4 AM荧光分析不同心肌补片的钙瞬变情况。体外免疫荧光与Western blot检测心肌细胞间隙连接蛋白43（CX43）、α-辅肌动蛋白（α-actinin）与钙离子在不同补片中的表达。3、结扎SD大鼠左前降枝构建急性心肌梗死模型。待14天后,仍存活的大鼠接受超声心电图检测,选择FS<30%的大鼠随机分为组,并分别向心梗区植入不同补片（shell 组,shell-pPy 组,shell-pPy-PDA 组,shell-PDA-pPy 组）。四周后,超声心电图检测各组心脏的参数,并取心脏切片,Masson染色测量梗死区的细胞含量,荧光检测α-actinin与CX43并CM-Dil染色示踪外源心肌细胞在心梗区的迁移率与分布状况。4、统计学分析。采用SPSS.20统计软件进行统计学分析结果用均数±标准差（Mean±SD）来表示。组间比较采用单因素方差分析（One-way ANOVA）,方差齐时的组间比较采用Tukey法,方差不齐时组间比较采用Dunnett’s T3法,p<0.05认为有显著性差异。结果1、成功地制备出生物相容性、黏附力、电导率、孔隙率不同的贻贝壳膜材料,且心肌细胞在修饰后的膜材料上的延展性更好,尤其是在shell-pPy组中表现尤为突出。2、成功构建了不同贻贝壳膜材料心肌工程补片,且不同的补片中的心肌细胞组织化程度不同,钙离子流动情况差异明显,其中shell-pPy组中的效果最佳。3不同的组织工程心肌补片植入动物模型中,外源性的心肌细胞向心梗区的滞留、迁移和分布趋势不同,且新生血管数和心脏功能的恢复状态不同,其中植入shell-pPy构建的ECP后的修复效果最好。结论电活性支架由于在心脏组织工程中的导电特性而受到广泛关注。作为一种广泛应用的导电材料,pPy为促进CMs之间的电通讯,促进CMs的成熟并为心脏组织的再生提供了一个适宜的微环境。本文采用简易酸碱处理方法,制备了一种多层互连多孔结构的柔性基质支架。然后,将pPy杂化到柔性贻贝壳膜材料上,开发出一种原始的导电壳衍生支架（shell-pPy）。我们发现shell-pPy支架能够高保真维持壳聚糖的微孔结构。pPy的掺入也可以增加壳层孔隙内壁的粗糙度、使纯壳层具有合适的电导率。聚多巴胺（PDA）是一种功能应用非常广泛的材料表面功能化分子,曾用于中和功能心脏补片中pPy的毒性。为了验证PDA的作用,我们制备了两种不同的pPy/PDA改性杂化材料,包括shell-pPy-PDA和shell-PDA-pPy支架。与pPy/PDA修饰的壳支架相比,单纯的pPy修饰（shell-pPy）为外源性CMs的生长、细胞的延展和成熟以及心肌层的同步收缩提供了更适宜的三维电生理微环境。结果表明,PDA涂层能降低支架的孔隙度和孔隙率,而pPy/PDA修饰支架（shell-pPy-PDA和shell-PDA-pPy）具有较弱的同步搏动和无组织的肌层结构。经shell-pPy ECP治疗后,MI大鼠纤维化进程明显减弱,大量血管生成被触发,心功能明显改善。我们总结了电活性shell-pPy支架具有良好的孔隙度和精细的空间结构,有助于提供合适的三维微环境,促进所招募的CMs的成熟和功能化,为MI大鼠心脏的修复提供了良好效果。