心脏起搏器自1958年首次植入人体用于治疗房室传导阻滞，目前中国每年有近10万人接受心脏起搏器植入。然而，起搏器电池寿命的耗尽导致患者暴露于再次手术更换起搏器的风险中，改善起搏器工作效率进而延长起搏器寿命、避免患者再手术是目前起搏器领域亟待解决的问题。
近日，加拿大多伦多大学Ren-Ke Li教授、海军军医大学徐志云教授和台湾清华大学宋信文教授团队在生物医学1区杂志《Theranostics》(2019 IF: 8.579)上发表论文，报道了一种基于明胶和3-氨基-4-甲氧基苯甲酸（3-amino-4-methoxybenzoicacid，AMB）合成的新型电导水凝胶用于降低心脏起搏器能耗，其生物相容性良好并有望在不久的将来应用于临床。
AMB在生物体内具有导电性，但是其生物相容性差，难以液化以用于组织内注射，进入组织后不能形成良好的材料-组织界面。明胶生物相容性良好，可用于组织内注射，但在组织内没有导电性。这些缺陷限制了AMB与明胶在起搏器领域的应用。
在这项研究中，研究人员将AMB聚合物连接到明胶骨架上，成功构建了一种新型电导水凝胶PAMB-G （polymerized 3-amino-4-methoxybenzoic acid –gelatin）。体外实验证明PAMB-G是明胶导电性能的13倍，使用微电极阵列技术检测PAMB-G注入处心肌组织传导速度发现较对照组显著升高。进一步在Langendorff离体心脏灌流系统中将PAMB-G注入起搏电极处心肌后检测起搏阈值电压发现PAMB-G组较对照组降低超过4倍。最后在体内实验中研究人员使用腺苷诱导大鼠三度房室传导阻滞模型，将PAMB-G注入心肌后连接起搏电极起搏心脏并记录阈值电压，结果显示PAMB-G组的起搏阈值较对照组显著降低。
这项研究合成了一种新型电导水凝胶PAMB-G并通过将PAMB-G注入心肌组织构建具有高电导性能的新型电极-组织界面，这一技术显著降低了起搏器的起搏阈值，有助于降低起搏器能耗，延长起搏器寿命。
加拿大多伦多大学Ren-Ke Li教授、海军军医大学徐志云教授和台湾清华大学宋信文教授为文章的共同通讯作者，课题组成员安朝为文章的第一作者。
参考文献：
An Z, Wu J, Li SH, Chen S, Lu FL, Xu ZY, Sung HW, Li RK. Injectable conductive hydrogel can reduce pacing threshold and enhance efficacy of cardiac pacemaker. Theranostics 2021; 11(8):3948-3960.doi:10.7150/thno.54959.