心臟瓣膜病是最為常見的心臟病之一，通過外科技術進行瓣膜置換是重要的治療手段。長期以來，瓣膜置換所使用的心臟瓣膜主要是機械瓣膜或生物瓣膜，但二者均存在相對局限性：如植入機械瓣患者需終生服用抗凝藥物，存在出血和血栓風險；生物瓣雖無需長期抗凝，但易發(fā)生鈣化衰敗，使用年限較短（10-15年）。

隨著材料科學與醫(yī)學工程的不斷發(fā)展，高分子材料心臟瓣膜應運而生。自上世紀五六十年代開始，各國學者便嘗試研發(fā)以高分子材料為基礎的人工瓣膜，如采用聚縮醛樹脂等制作心臟瓣膜，然而限于材料性能，早期臨床效果不佳。近年來，隨著高分子材料的更新迭代與研究突破，這類結合了優(yōu)異的生物相容性、耐磨性能及可定制化優(yōu)勢的材料，逐漸成為心臟瓣膜領域的研究熱點。2019年美國Foldax公司首先開發(fā)出Tria瓣膜，已在美國及印度開展臨床試驗，臨床效果優(yōu)異。與此同時，國內外多家瓣膜公司及科研院所也開始布局高分子瓣膜的研發(fā)與應用，以期研發(fā)出適合更多患者的高分子瓣膜。

一、高分子瓣膜的核心優(yōu)勢

與傳統(tǒng)心臟瓣膜相比，高分子材料心臟瓣膜在以下方面表現(xiàn)突出：

1. 生物相容性優(yōu)異：通過分子設計優(yōu)化材料表面特性，高分子材料瓣膜可顯著降低免疫與炎癥反應，具備較好的血液相容性。

2. 耐磨性能突出：相較生物瓣膜，人工合成的高分子材料瓣膜能夠耐受長期血流沖擊，可延長瓣膜使用壽命。

3. 低血栓風險：高分子材料瓣膜表面抗凝血性能優(yōu)異，患者可減少或停用抗凝藥物，降低并發(fā)癥發(fā)生率。

4. 瓣葉均質性高且可個性化定制：由于瓣葉可通過工業(yè)機器人制作，每個瓣葉的均質性得到保證，瓣葉根部及游離緣的厚度可根據(jù)力學特征進行設計制備；同時可基于患者解剖結構及生理需求進行設計，適配復雜病例需求，提升手術精準度與患者預后。

5. 柔韌性和順應性佳：能更好地適應心臟的搏動以及血流動力學變化，有助于患者術后心功能的恢復。

6. 工藝與成本優(yōu)勢：自動化生產技術簡化制造流程，質量控制穩(wěn)定，無需冷藏等特殊儲運條件，潛在成本低于生物瓣。

7. 生物安全性高：無生物材料帶來的病毒感染等生物安全性問題。

8. 噪音低：工作時產生的噪音較低，顯著提高患者的生活質量。

二、瓣膜研制所需高分子材料及其特性

近年來，隨著高分子材料科學的不斷進步，研究者已成功實現(xiàn)高分子材料瓣膜的制備，并在體內外研究中驗證其可行性。此外，性能更佳的新型高分子材料也在持續(xù)探索中，以進一步優(yōu)化瓣膜功能。現(xiàn)有高分子材料主要包括：

1. 聚氨酯（PU）及其衍生物

1.1 POSS-PCU：PCU具備優(yōu)異的循環(huán)載荷抵抗能力，但其抗生物降解和抗鈣化能力較差。通過引入多面體低聚硅氧烷（POSS）增強力學性能與抗鈣化能力，動物實驗顯示其血液相容性優(yōu)于傳統(tǒng)材料。

1.2 Hastalex（FGO-PCU）：Hastalex是一種新型納米復合材料，集成氨基功能化氧化石墨烯（FGO），抗拉強度提升30%，適用于經導管介入瓣膜（TAVR），且血栓形成率極低。Hastalex展現(xiàn)出更優(yōu)的血液相容性和更低的蛋白質吸附能力，并且抗鈣化能力更強。大鼠體內試驗進一步驗證了這些特性，支持其作為人工瓣膜材料的潛在應用價值。

1.3 SiPUU：SiPUU是一種改良的生物穩(wěn)定性彈性體聚氨酯，廣泛應用于醫(yī)療植入物。通過增強分子間氫鍵和界面區(qū)域穩(wěn)定性，抑制塑性變形，ISO 10993生物相容性測試顯示其表面幾乎無血小板粘附，動物實驗進一步驗證了其良好的生物安全性。因此，SiPUU 在人工心臟瓣膜的開發(fā)中具有廣闊的應用前景。

2. 聚烯烴與復合彈性體

2.1 xSIBS：xSIBS是一種新型聚烯烴熱固性彈性體，抗蠕變性能優(yōu)于傳統(tǒng)SIBS，機械強度與抗撕裂性接近天然瓣膜。

2.2 LLDPE/HA-LLDPE：線性低密度聚乙烯（LLDPE）具有高拉伸強度和撕裂強度，同時具備優(yōu)異的抗穿刺性、低彎曲剛度和低剪切應力敏感性，使其成為心血管裝置制造的潛在材料。然而，LLDPE在長期血液-植入物相互作用中的生物相容性有限，因此研究人員通過與透明質酸（HA）結合，提高其親水性，以優(yōu)化其性能。

3. 水凝膠材料

PVA-BC：聚乙烯醇（PVA）是一種親水聚合物，具有良好的生物相容性和優(yōu)異的機械性能，同時不易形成血栓，有利于生物醫(yī)學應用。為進一步提高 PVA 水凝膠的強度和耐磨性，通過引入細菌纖維素（BC）增強 PVA，其力學特性接近豬主動脈根部，耐磨性與抗疲勞性優(yōu)異，被視為長期植入的潛力材料。

三、國外研發(fā)進展

1. Foldax（美國）：Tria瓣膜采用自主研發(fā)的LifePolymer材料制成，兼具生物相容性和機械性能，患者無需長期抗凝治療，已在美國和印度開展臨床試驗，獲得美國 FDA 和印度藥品管制總局（DCGI）的批準。2023 年 8 月開始在印度進行 Tria 高分子外科二尖瓣臨床試驗，2024 年 6 月公布的首份臨床數(shù)據(jù)顯示，在有癥狀的中度至重度二尖瓣狹窄和 / 或反流患者中，Tria 手術二尖瓣隨訪死亡率低，血栓栓塞率低，超聲心動圖顯示瓣膜功能穩(wěn)定，血流動力學良好。目前手術瓣（SAVR）系列已完成 FIM 研究，介入瓣（TAVR）系列剛完成首期動物試驗。

2. Strait Access Technologies（南非）：南非SAT研發(fā)的球擴式Polymer Valve由Carbosil有機硅-聚碳酸酯復合材料制成，中空球囊設計避免快速起搏，目前處于臨床前研究階段。

3. Novostia（瑞士）：TRIFLO主動脈瓣結合流體力學優(yōu)化設計，2023年獲立陶宛批準開展人體植入試驗。

4. PECA Labs（美國）：其研發(fā)全聚合物小葉的STEALTH TAVR瓣膜和兒科專用MASA肺動脈瓣膜，2023年完成全球首例嬰兒肺動脈瓣植入，標志其技術進入臨床應用階段。

四、國內研發(fā)進展

1. 以心醫(yī)療：自主研發(fā)的Sikelia™ TAVR瓣膜為全球首款預裝式介入聚合物瓣膜，具有零鈣化、低凝血、高生物相容性等優(yōu)點，2022年由葛均波院士成功完成首例臨床植入，TCT2024會議數(shù)據(jù)證實其零鈣化與100%可回收特性。

2. 心嶺邁德：其研發(fā)的Poliavalve™瓣膜是全球第二款進入臨床階段的高分子聚合物外科瓣瓣膜，也是首款臨床應用的國產高分子外科瓣，動物實驗結果顯示其抗鈣化性能優(yōu)于生物瓣，同時，機器人自動化生產實現(xiàn)微米級精度，提升了瓣膜制作質量。2024年已完成首例臨床植入，F(xiàn)IM研究及多中心隨機對照正在進行中。

3. 智纖科技：其與帝斯曼—芬美意生物醫(yī)學部門達成合作，將聚焦高端醫(yī)療器械材料的模型構建及應用結構創(chuàng)新，未來有望在心臟瓣膜的輕薄度、柔韌性和使用壽命等方面取得巨大進步。

4. 沛嘉醫(yī)療：其研發(fā)的Taurus Apex介入瓣已完成動物實驗，計劃2025年啟動多中心臨床研究。

此外，佰仁醫(yī)療、啟明醫(yī)療等上市公司也在布局高分子瓣膜領域，相關產品也在研發(fā)中。國內四川大學，復旦大學，上海交大，西安交大，上海東華醫(yī)院及眾多科研院所，也都在進行相關材料研究。

五、未來展望

高分子材料心臟瓣膜憑借其性能可設計性與臨床優(yōu)勢，正逐步改寫心臟瓣膜置換領域的格局。其優(yōu)異的抗鈣化特性、生物相容性及耐久性，可有效延長瓣膜使用壽命，擴大適用患者的范圍，避免二次手術的風險，患者的生活質量將得到極大提升。

未來研究重點可聚焦于長期臨床數(shù)據(jù)積累、材料疲勞性能驗證及個性化制造技術優(yōu)化。同時，隨著新型復合材料（如仿生納米材料）與4D打印技術的融合，高分子瓣膜有望實現(xiàn)“結構與功能雙仿生”，推動心血管醫(yī)學進入精準治療時代。

本文由廣州佳譽醫(yī)療器械有限公司/佛山浩揚醫(yī)療器械有限公司聯(lián)合編輯