全員中文屬名，清華大學Cell子刊論文：人造心臟組織，修復心肌梗死

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

心肌纖維的天然螺旋排列對于高效心臟泵血至關重要，然而大規模復制這種結構仍是生物制造領域的重大挑戰。

2026 年 1 月 12 日，清華大學熊卓、張婷、方永聰等在 Cell 子刊Cell Biomaterials上發表了題為：Scalable fabrication of aligned myocardial tissues with native-like helical architecture for heart repair 的研究論文。

該研究開發了一種名為FLASH（flow-led assembly for spiral hierarchical structure）技術，通過將仿生結構設計與可擴展的制造工藝相結合，為創建適用于疾病建模、藥物測試和再生治療的器官級心臟模型開辟了一條通用道路。該研究代表了生物制造領域的一個重要進展，特別是在追求構建功能完整的人造心臟組織方面。

人類心臟天然具有高度復雜的各向異性結構。在細胞層面，心肌細胞通過閏盤（intercalated disk）相互連接，有序排列成心肌纖維，并密集組裝成可收縮的心肌組織。這種層級結構確保了收縮過程中電信號的快速傳導和收縮力的協同產生。在整個心室壁中，心肌纖維以片層狀排列，其螺旋角呈現連續變化，從左旋方向逐漸過渡到右旋方向。鑒于心肌細胞在收縮期僅產生約 15% 的線性縮短，而心室壁卻要承受 10%-25% 的縱向和周向應變，這種螺旋結構被認為對左心室收縮時的高效扭轉變形至關重要。

此外，研究還表明，增強的心尖旋轉和整體扭轉有助于實現更高效的心臟射血，從而獲得更高的射血分數（EF）。因此，在體外重現這種各向異性的心肌細胞排列和螺旋纖維結構，對于促進工程化心肌的功能成熟、增強收縮力以及改善心臟組織模型的泵血性能具有關鍵意義。

在這項最新研究中，研究團隊提出了FLASH（flow-led assembly for spiral hierarchical structure）技術，這一微流控平臺可組裝高細胞密度微纖維，其核心由載有心肌細胞的膠原/基質膠構成，鞘層由載有內皮細胞的藻酸鹽組成。FLASH 將微流控紡絲與旋轉芯軸上的雙軸纖維收集技術相結合，能夠以高空間保真度實現可編程的螺旋排列。軸向約束可誘導心肌細胞定向排列及功能性纖維收縮，而酶解去除藻酸鹽鞘能軟化微環境并促進內皮網絡形成。

相較于傳統生物打印技術，FLASH 實現了 ＞90% 的心肌細胞排列率、可調控的機械各向異性，并將空間分辨率/制造時間（RTM）提升三倍。由此構建的螺旋心室模型展現出協調的心室尺度收縮。在大鼠心肌梗死模型中，基于 FLASH 制備的單向排列心臟補片顯著改善了心功能并減少纖維化。

通過將仿生結構與可擴展制造相結合，FLASH建立了一條通向適用于疾病建模、藥物測試和再生療法的器官級心臟模型的通用途徑。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(25)00297-1