南加州大学的研究人员MeganMcCain和博士后MeganRexius-Hall设计了一个微观模型，可以复制心肌梗死的关键方面，有朝一日可能成为新的个性化心脏药物的试验平台。南加州大学（USC）AlfredE.Mann生物医学工程系的研究人员开发了一种在芯片上模拟心脏病发作的平台-一种有朝一日可以作为开发新的心脏药物甚至是个性化药物的试验台的设备。
"我们的设备在一个相对简单和易于使用的系统中复制了心脏病发作的一些关键特征，"生物医学工程和干细胞生物学及再生医学副教授MeganMcCain说，他与博士后研究员MeganRexius-Hall开发了该设备。
"这使我们能够更清楚地了解心脏病发作后心脏是如何变化的。从那里，我们和其他人可以开发和测试对限制心脏病发作后可能发生的心脏组织的进一步退化最有效的药物，"McCain补充说。他和Rexius-Hall在最近发表在《科学进展》杂志上的一篇文章中详细介绍了他们的发现，题目是"心肌梗塞边界区芯片显示了氧气梯度对心脏组织功能的独特调节。"
美国的头号杀手
冠心病是美国的头号杀手。根据美国心脏协会的数据，年有36.09万美国人患此疾病，严重的冠心病会导致心脏病发作，心脏病发作占美国死亡人数的12.6%。当冠状动脉中的脂肪、胆固醇和其他物质严重减少富含氧气的血液流向心脏的一部分时，就会发生心脏病，年至年期间，平均每年有80.5万美国人发生心脏病发作。
即使病人从心脏病发作中幸存下来，随着时间的推移，他们也会变得越来越疲劳和容易生病；有些人甚至因心脏衰竭而死亡。这是因为心脏细胞不像其他肌肉细胞那样可以再生。相反，免疫细胞出现在受伤的部位，其中一些可能是有害的。此外，疤痕的形成削弱了心脏和它能泵出的血液量。
然而，科学家们并不完全了解这一过程，特别是心脏健康和受伤部位的心脏细胞如何相互沟通，以及它们在心脏病发作后如何以及为何发生变化。
麦凯恩和Rexius-Hall相信他们的芯片上的心脏病发作可以为这些奥秘带来一些启示："从根本上说，我们希望有一个模型，可以让人们更好地了解心脏病发作的伤害。"
芯片上的心脏病发作
芯片上的心脏病发作实际上是从头开始建立的。底部是一个22毫米乘22毫米的正方形微流体装置，由一种叫做PDMS的橡胶状聚合物制成，其对立面有两个通道，气体在其中流动。上面有一层非常薄的同样的橡胶材料，它对氧气是可渗透的，芯片的顶部绘制了一层微型蛋白质图案，"这样心脏细胞就会排列起来，形成与我们心脏相同的结构。最后，将啮齿动物的心脏细胞移植到蛋白质上生长。"
为了模拟心脏病发作，含氧和不含氧的气体通过微流体装置的每个通道被释放出来，"将我们的心脏暴露在芯片上的氧气梯度中，类似于心脏病发作时的真实情况"，McCain说。
由于微流控设备小而清晰，在显微镜下很容易看到，它还允许研究人员实时观察心脏病发作后有时发生的功能变化，包括心律失常或不规则的心跳，以及收缩功能障碍，或心脏收缩强度的下降。在未来，研究人员可以通过添加免疫细胞或成纤维细胞（心脏病发作后产生疤痕的细胞）使模型更加复杂。
相比之下，研究人员无法通过动物模型实时观察心脏组织的变化。此外，传统的细胞培养模型将心脏细胞统一暴露在高、中或低水平的氧气中，但没有梯度。Rexius-Hall说，这意味着它们不能模拟心脏病发作后所谓的边界区受损心脏细胞的真实情况。
"设想我们的设备在不久的将来对病人的生活产生积极的影响，特别是对心脏病发作来说，这是非常令人兴奋和有意义的，因为心脏病发作是非常普遍的"。
