瓣膜性心脏病（VHD）是一种常见的结构性心脏病。对于重度VHD患者而言，人工瓣膜置换术是目前最有效的治疗方式。然而，现有的瓣膜假体存在一定的局限性：机械瓣需要终身抗凝治疗，而生物瓣耐久性有限，特别是年轻患者可能面临再次手术的风险。因此，如何提升人工瓣膜的性能并延长其使用寿命就成为了研究重点。

近年来，材料科学的突破推动了高分子材料的快速发展，聚合物材料的应用为心脏瓣膜领域提供了更多选择。与生物瓣相比，聚合物瓣膜更薄、耐久性更长且血液相容性更好，具有广阔的应用前景。如今，以SIKELIA系统以及Tria外科瓣为代表的聚合物瓣膜正逐渐进入临床，其有效性和安全性得到初步验证。

近日，复旦大学附属中山医院潘文志教授、陆蕾教授在《中国介入心脏杂志》发表综述，介绍了聚合物瓣膜材料、制备工艺以及国内外现状，以期为该领域的进一步研究和临床应用提供参考。

 

材料与结构设计的创新

 

Foldax Tria瓣膜系统

美国Foldax公司推出的Tria外科瓣膜是目前全球进展最快的聚合物瓣膜系统。Tria的瓣叶采用了Foldax自主研发的新型高分子材料——Life Polymer。该材料是一种改良的生物稳定性弹性体聚氨酯，通过增强分子间氢键作用和界面区域的稳定性，能够有效抑制塑性变形，展 现出优异的抗蠕变性能与生物稳定性。Life Polymer已按照ISO 10993标准完成生物相容性测试，研究显示其表面几乎无血小板黏附，具备良好的生物安全性。基于材料的分子特性，Tria的瓣叶和支架设计引入了CAD 与有限元分析技术，通过模拟瓣膜在生理条件下的血流状态与受力情况，进一步优化其应力分布与血流动力学性能。

Tria瓣膜系统已经获得了美国食品药品监督管理局（FDA）的批准，并于 2023年8月在印度启动了Tria外科二尖瓣的临床试验。Foldax在New York Valves 2024上公布了首批临床数 据。该试验共纳入67例中重度二尖瓣狭窄或反流患者［平均年龄42岁，美国胸外科医师协会（STS）评分1.4%，术后30 d全因死亡率为1.4%，血栓栓塞和出血事件各1例（1.4%）］，无瓣膜相关死亡或结构性退化。超声心动图结果显示，术后30 d的平均跨瓣压差由术前9.5 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa） 降至4.3 mmHg，有效瓣口面积由0.9 cm2增至1.7 cm2，有效瓣口面积指数由0.6 cm2/m2提高至1.1 cm2/m2，血流动力学得到显著改善。近日，该产品已获印度中央药品标准控制组织（CDSCO）批准，成为全球首款实现商业化 应用的聚合物瓣膜。

SAT Polymer Valve

针对风湿性心脏病患者，南非的Strait Access Technologies（SAT）公司开发了一款球囊扩张式聚合物主动脉瓣膜——SAT Polymer Valve。为了提升瓣膜的机械性能和生物相容性，SAT选择了荷兰帝斯曼研发的Carbosil热塑性有机硅-聚碳酸酯-聚氨酯作为瓣叶材料。Carbosil是一种基于聚氨酯的三嵌段共聚物，它通过分子设计将具有生物稳定性的硅氧烷链和具有韧性的碳酸酯链共价连接到聚氨酯基底中，从而获得了优异的生物稳定性和机械性能。此外， Carbosil表面能够抑制纤维蛋白原的吸附及构象改变，从而显著降低血栓形成风险，展现出良好的血液相容性。

在结构设计上，SAT Polymer Valve兼容经股动脉与经心尖两种入路方式，适用于不同患者。其输送系统采用中空球囊结构，允许血液自由流通、无需心脏起搏，并能提供触觉反馈以助于精准定位。为防止球囊膨胀时发生血液回流，系统还配备了临时回流装置，可维持生理主动脉压力，提升置入过程的安全性与可控性。

Triflo Valve

瑞士Novostia推出的Triflo Valve是全球首款无需终生抗凝的聚合物机械瓣膜系统。该瓣膜由钛合金外壳、刚性聚合物（聚醚醚酮）瓣叶以及聚酯缝合环组成，具有出色耐磨性和抗疲劳性。不同于金属材料，聚合物瓣叶启闭不会产生噪音，极大地提高了患者的生活质量。为了解决传统机械瓣的血栓问题，Triflo Valve采用了仿生三叶式设计，能够模拟天然主动脉瓣的开闭机制，使其血流应力水平接近生物瓣。这种优化后的血流 模式可以有效避免血液反流和血细胞损伤，显著降低血小板激活风险。Triflo Valve还提供了多种尺寸可供选择，适用于任何年龄的主动脉瓣和二尖瓣患者。2023年，Triflo Valve获得立陶宛批准开展人体试验，目前首次人体试验（first-in-human，FIM）研究已完成入组，进入随访观察阶段。

SIKELIA主动脉瓣系统

上海以心医疗自主研发的SIKELIA经导管主动脉瓣系统是全球首个将合成纳米复合聚氨酯材料用于瓣膜的临床产品，其瓣叶厚度仅为生物瓣的1/3，具有低钙化、低凝血和高生物相容性等优点。此外，在血流动力学测试中，SIKELIA系统与市售的两种经导管主动脉瓣介入装置（Edwards SAPIEN XT和Medtronic Corevalve）相比，总反流量更低，心室能量损耗也更少，展现出优异的血流动力学性能。结构设计方面，SIKELIA系统采用了独特的记忆合金丝铆接结构和大网格设计，能够适应不同的主动脉瓣解剖形态，并保持铆接连接的完整性及其功能。瓣膜在完全膨胀后仍可完全回收和重新定位，有效避免了因定位不准确而导致的并发症的发生。

2022年7月6日，SIKELIA成功经葛均波院士团队完成了全球首例临床置入，标志着我国VHD的治疗正式进入聚合物瓣膜新时代。在此基础上，以心医疗于2023年上半年完成FIM研究入组，并于美国经导管心血管治疗学术会议（TCT）2024公布1年随访结果。该研究涵盖4家中心共12例患者，平均年龄（73.75±7.28）岁，装置置入成功率为91.67%，30 d全因死亡率为8.33%，未发生脑卒中、出血或中重度瓣周漏。1年随访显示，所有患者瓣叶形态正常，无增厚或钙化，心功能分级及 6 min步行距离显著改善。

Polia Valve 

心岭迈德研发的Polia Valve作为第一款进入临床阶段的国产高分子外科瓣，其材料在流体力学性能、耐久性等方面均表现出色，使用寿命可达20~25年，且无需终生抗凝。在90 d小鼠皮下钙化实验中，Polia Valve的钙化结晶数量仅为常见生物瓣膜的1/3，显示出卓越的抗钙化特性。 

2024年9月13日，陆方林教授团队成功完成了Polia Valve的首例人体植入，标志着该产品正式进入临床验证阶段。术后30 d超声结果显示：患者瓣膜有效瓣口面积从0.91 cm2扩大至1.79 cm2，平均跨瓣压差降至8 mmHg，未见明显反流或瓣周漏，手术效果显著。现阶段，Polia Valve已完成最后1例FIM临床入组，多中心随机对照试验正在有序推进。

TaurusApex

TaurusApex瓣膜系统是由沛嘉医疗研发的第四代介入瓣膜产品，最大的特点就是采用了多层复合仿生编织结构。瓣膜的纤维层由超高分子量聚乙烯纤维编制而成，不仅具有超强的机械性能，还能够保持与天然瓣叶相近的各向异性。瓣叶的海绵层与心室层由不同配比的弹性体构成，可有效缓解开启过程中的应力集中与结构变形，提升瓣叶的动态响应能力。实验室数据表明，相较于传统的牛心包材料，高分子材料的断裂力提高了2~5倍，缝合断裂力提高约70%。在完成了2亿次疲劳测试后，其各项血流动力学参数依然保持稳定，展现出远超牛心包的耐久性。目前，TaurusApex已经完成了动物实验，并准备开启多中心临床研究。

 

制备工艺的创新与自动化 

 

Foldax Tria瓣膜系统 

Tria瓣膜是全球首个实现机器人自动化制造的心脏瓣膜。相较于传统依赖手工缝制的瓣膜，其生产过程实现了高度标准化，能够稳定控制瓣叶在厚度、几何形态等关键参数上的一致性。这种自动化流程能够实现稳定的批量化生产，有效降低制造成本。 

Polia Valve 

心岭迈德是国内首家采用机器人自动化生产高分子瓣膜的企业，Polia Valv e瓣叶材料的浸沾成型、烘干和测厚等关键步骤均由机器人完成。与传统生物瓣膜的生产过程相比，Polia Valve避免了处理过程中复杂的脱细胞、交联、灭菌等步骤，能有效简化工艺流程。此外，自动化生产过程的精确控制使得每个环节可达到微米级精度，进一步提高了瓣膜的质量与一致性。 

TaurusApex 

在结构优化之外，沛嘉医疗还在制备工艺方面进行了多项创新。其中，定向沉积技术可对海绵层与心室层的排列方向进行精确调控，通过对纤维取向的战略性调整，有效提升材料的整体机械性能与疲劳耐受性。此外，团队还开发了独特的激光熔融裁剪工艺用于瓣叶切割，不仅保证了瓣叶裁剪的准确性和完整性，还进一步提高了瓣膜材料的抗撕裂能力。

面向特殊人群的个性化瓣膜设计 

MASA Valve是PECA Labs专为22岁以下先天性心脏畸形患者设计的一款双叶肺动脉瓣膜导管，主要用于右心室流出道的矫正或重建。MASA的导管及瓣叶均由 ePTFE材料制成，有效降低了免疫反应和瓣膜钙化风险。 

创新的双叶片结构可随患者生长同步扩展，有效延长瓣膜使用周期，减少多次手术干预的需求，体现出针对儿科特定人群的高度适配性。2023年6月，费城儿童医院成功完成了MASA Valve全球首例人体置入，患者为21个月大的婴儿。不过，该瓣膜尚未取得FDA批准，仍然处于临床试验评估阶段，仅供研究使用。 

综上，当前国内外聚合物瓣膜的研发主要聚焦于3个方向：材料与结构设计的创新、制备工艺的创新与自动化以及面向特殊人群的瓣膜设计。

 

总结与展望 

随着材料科学的突破与发展，聚合物瓣膜的出现为心脏瓣膜领域提供了新的可替代方案。与生物瓣相比，聚合物瓣膜的耐久性显著提高，预计可在体内使用超过二十年。除此之外，聚合物瓣膜还表现出良好的生物相容性、低致栓性，低钙化性，展现出良好的应用前景。如今，以SIKELIA系统以及Tria高分子材料外科瓣为代表的聚合物瓣膜正逐渐步入临床，相关中短期应用结果已证实其具有一定的有效性与安全性。

然而，聚合物瓣膜的研发仍处于初期阶段，还存在一些明显的不足和挑战。目前，聚合物瓣膜的临床数据相对较少，且随访时间较短，其在长期使用中的稳定性和血液相容性仍需进一步验证。此外，实验室测试与体内复杂的生理环境存在较大差异，体内的血流动力学、免疫应答和代谢过程等多种因素可能影响聚合物瓣膜的性能，这也导致了聚合物瓣膜在临床应用中仍存在不确定性。因此，如何确保瓣膜在复杂生理环境中的长期稳定性和持久功能，依然是当前亟待解决的核心挑战。未来随着临床数据的积累和技术的进步，聚合物瓣膜有望进一步提升安全性、耐久性和临床适应性，为更多VHD患者提供更加可靠的治疗方案。

 

来源：Internet

关键词： 聚合物瓣膜 发展历史