Инфаркти миокард дар натиҷаи қатъ шудани дарозмуддати ҷараёни хуни коронарӣ ба вуҷуд меояд, ки дар пайи он ҳуҷайраҳои мушаки дил бе оксиген монда, осеби бебозгашт мебинанд. Таҳқиқ инфаркти миокардро ҳамчун яке аз рӯйдодҳои ниҳоии бемории ишемикии дил тавсиф мекунад ва онро яке аз муҳимтарин равандҳое мешуморад, ки ба норасоии дил мебаранд. Вақте артерияи коронарӣ баста мешавад, минтақаи миокард дар паси басташавӣ зуд дастгирии оксиген ва маводи ғизоиро аз даст медиҳад. Ин талафот танҳо бо марги ҳуҷайра маҳдуд намешавад; он дар тӯли соатҳо, рӯзҳо ва ҳафтаҳо занҷираи мураккаби рӯйдодҳо, аз ҷумла илтиҳоб, фишори оксидативӣ, ташаккули рагҳо, фиброз, ташаккули доғ ва бозсозии вентрикуляриро оғоз мекунад.

Масъалаи асосии ин баррасӣ номувофиқӣ байни табиати динамикии бофтаи осебдида пас аз сактаи дил ва рафтори собити системаҳои анъанавии гидрогелӣ мебошад. Гидрогелҳои анъанавии тазриқшаванда одатан барои пуркунии механикии минтақаи осебдида, интиқоли дору ё ҳуҷайра ё таъмин намудани дастгирии муваққатӣ тарҳрезӣ мешаванд. Аммо микромуҳит пас аз инфаркти миокард собит нест. Дар соатҳои аввал pH-и турш ва миқдори зиёди навъҳои реактивии оксиген пеш меоянд, чанд рӯз баъд инфилтратсияи ҳуҷайраҳои илтиҳобӣ ва фаъолияти MMP бартарӣ пайдо мекунад. Дар давоми ҳафтаҳо бошад, пухтарасии доғ, фиброз, халалдоршавии гузарониши барқӣ ва тунукшавии девори вентрикул аҳаммияти бештар пайдо мекунанд. Гидрогелҳои анъанавӣ бо суръати собити таҷзия, хусусияти механикии собит ва озодкунии ғайрифаъоли дору ба ин ниёзҳои тағйирёбанда мутобиқ шуда наметавонанд.

Холигие, ки таҳқиқ дар адабиёт ба он посух медиҳад, маҳз ҳамин аст. Бисёр баррасиҳои қаблӣ гидрогелҳои ҳассос ба микромуҳитро асосан аз рӯйи механизми ҷавоб гурӯҳбандӣ кардаанд: системаҳои ҷавобгӯ ба ROS, системаҳои ҷавобгӯ ба pH, системаҳои ҷавобгӯ ба MMP, системаҳои ҷавобгӯ ба ҳарорат ё гидрогелҳои гузаронанда. Ин таҳқиқ бошад, гурӯҳбандиро аз химия ба патология мегузаронад. Ба ибораи дигар, саволи «кадом гидрогел ба кадом ангезанда ҷавоб медиҳад?» бо саволи «дар кадом марҳилаи инфаркти миокард кадом ниёзи патологӣ вуҷуд дорад ва гидрогел чӣ гуна бояд ба он мутобиқ шавад?» иваз карда мешавад.

Мафҳуми марказии баррасӣ ҳассосият ба микромуҳити патологӣ мебошад. Ин мафҳум маънои онро дорад, ки гидрогел сигналҳои биологие, ки дар бофтаи осебдида пайдо мешаванд, ҳис карда, рафтори худро тағйир медиҳад. Масалан, ҳангоми баланд шудани сатҳи ROS дар минтақаи инфаркт гидрогел метавонад молекулаҳои антиоксидантӣ озод кунад ё доруро тавассути пайвандҳое, ки бо ROS мешикананд, раҳо намояд. Ҳангоми паст шудани pH, пайвандҳои ҳассос ба кислота метавонанд ҳал шуда, озодкунии доруро тезонанд. Ҳангоми афзоиши фаъолияти MMP, пайвандҳои салибии пептидии ҳассос ба MMP метавонанд шикаста, омилҳои афзоиш, exosome-ҳо ё интиқолдиҳандаҳои ген озод шаванд. Дар ин мантиқ гидрогел танҳо як интиқолдиҳандаи ғайрифаъол нест; он платформаи фаъоли биоматериалӣ мебошад, ки ба «сигналҳои ҳушдори» биохимиявии бофтаи осебдида ҷавоб медиҳад.

Дар таҳқиқ формулаи математикӣ ба таври ошкоро дода нашудааст. Аммо мантиқи озодкунии доруи ҳассос ба микромуҳитро барои шарҳ бо муносибати эҳтиёткоронаи зерин фаҳмидан мумкин аст:

\[ \text{Salım hızı} \propto \text{patolojik sinyal şiddeti} \]

Ин ифода муодилаи дар таҳқиқ додашуда нест; он муносибати шарҳдиҳандаест, ки барои содда нишон додани мантиқи тарҳрезии дар баррасӣ тавсифшуда истифода мешавад. Дар ин ҷо сигнали патологӣ нишондиҳандаҳои микромуҳит, аз қабили сатҳи ROS, pH-и паст, фаъолияти MMP ё муҳити илтиҳобиро ифода мекунад. Вақте сигнал қавӣ аст, гидрогел метавонад тезтар таҷзия шавад ё бори терапевтии бештар озод кунад; ҳангоми суст шудани сигнал озодкунӣ метавонад кам шавад. Ин маънои рафтори табобатиро дорад, ки бар хилофи диффузияи анъанавии ғайрифаъол, метавонад мувофиқи шиддати беморӣ танзим шавад.

Дар баррасӣ шифоёбии инфаркти миокард тавассути се фазаи асосӣ ва марҳилаҳои муфассалтари патологӣ баррасӣ мешавад. Марҳилаи аввал давраи ишемияи шадид ва реперфузия мебошад. Ҳангоми қатъ шудани ҷараёни хуни коронарӣ кардиомиоситҳо бе оксиген мемонанд, истеҳсоли аэробии энергия халал меёбад ва ҳуҷайраҳо ба гликолизи анаэробӣ мегузаранд. Ҷамъшавии кислотаи лактикӣ pH-и дохили ҳуҷайраро паст мекунад. Камшавии ATP кори насосҳои ионӣ, ба монанди Na⁺/K⁺-ATPase-ро халалдор мекунад; ҷамъшавии натрий ва калсий ба варами ҳуҷайра, ихтилоли осмотикӣ ва осеби митохондрия мусоидат мекунад. Кушода мондани тӯлонии сӯрохии гузариши гузарандагии митохондрия норасоии ATP-ро амиқтар карда, тавассути озодшавии ситохром c метавонад апоптозро барангезад.

Дар ин давраи барвақт ҳадафи асосии тарҳрезии гидрогел ҳифзи босуръати бофта мебошад. Зеро равзанае, ки дар он бофтаи осебдида, вале ҳанӯз пурра аз даст нарафтаи миокардро наҷот додан мумкин аст, танг мебошад. Баррасӣ дар фазаи барвақт махсусан тоза кардани ROS, ҷавоб додан ба микромуҳити турш, кам кардани апоптози кардиомиоситҳо ва маҳдуд кардани каскади илтиҳобии пас аз реперфузияро пеш мегузорад. Шабакаҳои полимерии дорои гурӯҳҳои антиоксидантӣ, гидрогелҳои супрамолекулавии бо глутатион graft кардашуда, гидрогелҳои наномиселии гузаронандаи α-токоферолдор, гидрогелҳои хитозании дорои ресвератрол ва системаҳои дорои MXene nanozim дар ҳамин замина баррасӣ мешаванд.

Шакли 1 вазифаҳои умумии гидрогелҳои ҳассос ба микромуҳитро дар шакли схемаи даврашакл ҷамъбаст мекунад. Дар марказ инфаркти миокард ҷойгир аст ва дар атроф вазифаҳое чун танзими илтиҳоб, барқарорсозии асабӣ, регенератсияи рагҳо ва ҷавоб ба муҳит нишон дода мешаванд. Ин визуал андешаи асосии баррасиро сода баён мекунад: гидрогел танҳо маводи пуркунанда нест; он фазои тарҳрезиест, ки метавонад вазифаҳои сершумор, аз ҷумла илтиҳоб, ташаккули рагҳо, таъмири бофта ва ҷавоб ба сигналҳои микромуҳитро дар як платформа муттаҳид созад.

Ҳамчун намунаи муҳими гидрогелҳои ҷавобгӯ ба ROS системаи 4-OI@MXene@Gel тавсиф мешавад. Дар ин система шабакаи PVA, ки бо эфири борат пайванди салибӣ гирифтааст, дар ҳузури ROS таҷзия шуда, MXene nanozim ва 4-октил итаконат озод мешаванд. MXene метавонад ROS-и зиёдатиро тавассути фаъолияти монанд ба супероксиддисмутаза ва каталаза тоза кунад; 4-OI бошад, бо алкилкунии Keap1 роҳи Nrf2-ро фаъол намуда, тақвияти илтиҳобии аз NF-κB сарчашмагирифтаро бозмедорад. Дар Шакли 2 механизми синтез ва таъсири ин система, сатҳҳои ROS бо рангкунии флуоресцентии DHE, тасдиқҳои Western blot ва озмоишҳои тозакунии радикалҳои DPPH/ABTS якҷо нишон дода шудаанд. Дар баррасӣ ин намуна ҳамчун равиши бисёрвазифаи гидрогелӣ пешниҳод мешавад, ки мекӯшад ҳалқаи бозхӯрди байни фишори оксидативӣ ва илтиҳобро бишканад.

Дар давраи барвақт системаҳои ҷавобгӯ ба pH низ муҳиманд. Дар инфаркти миокард микромуҳити бофта метавонад аз сабаби гликолизи анаэробӣ ва ҷамъшавии кислотаи лактикӣ турш гардад. Пайвандҳои ҳассос ба кислота, аз қабили асоси Schiff, асетал ва кетал, дар pH-и физиологӣ устувортар мемонанд, аммо дар шароити турш метавонанд тезтар гидролиз шаванд. Ин хусусият метавонад имкон диҳад, ки гидрогел доруро махсусан дар минтақаи инфаркт озод кунад. Дар баррасӣ озодкунии bFGF тавассути гидрогели ҷавобгӯ ба pH дар асоси коллагени рекомбинантии инсонии типи III, системаҳои дукаратаи пайванди салибии асоси Schiff-эфири борат ва гидрогелҳои ҷавобгӯ ба pH/ҳарорат, ба монанди хитозан/β-глицерофосфати натрий, дар ҳамин замина баррасӣ мешаванд.

Марҳилаи дуюми муҳим давраи илтиҳобӣ мебошад. Дар ин давра DAMP-ҳо ва ситокинҳои проилтиҳобӣ, ки аз ҳуҷайраҳои некротикӣ озод мешаванд, ҷавоби модарзодии масуниятро барангезанд. Нейтрофилҳо аввалин ҳуҷайраҳое мебошанд, ки ба минтақаи инфаркт меоянд; онҳо бо тавлиди MMP ва ROS ба тоза шудани бофтаи некротикӣ мусоидат мекунанд. Аммо фаъолияти аз ҳад зиёд ё тӯлонии нейтрофилҳо метавонад ба кардиомиоситҳои солим низ зарар расонад. Тақрибан аз рӯзи сеюм моноситҳо ва макрофагҳо бартарӣ пайдо мекунанд. Макрофагҳои M1 бо ситокинҳо, ба монанди TNF-α ва IL-1β, илтиҳобро пурзӯр мекунанд, дар ҳоле ки дар раванди шифо гузариш ба макрофагҳои M2 барои таъмири бофта ҳалкунанда мегардад.

Дар ин марҳила ҳадафи асосии тарҳрезии гидрогел пурра нест кардани илтиҳоб не, балки ба самти ҳалшавӣ ва таъмир гардондани илтиҳоби аз ҳад зиёд мебошад. Зеро илтиҳоб барои тоза кардани бофтаи некротикӣ зарур аст; аммо агар тӯл кашад, метавонад осеби бештари бофта, фиброз ва бозсозии номусоидро ба вуҷуд орад. Баррасӣ барои ин марҳила озодкунии маҳаллии ситокинҳои зиддиилтиҳобӣ, ба монанди IL-10, комбинатсияҳоро бо молекулаҳои хурди прорегенеративӣ, ба монанди картогенин, системаҳои гидрогелии ҳассос ба MMP-2/9 ва системаҳои диметил малонат/GelMA-ро, ки метаболизми макрофагҳоро ҳадаф мегиранд, муҳокима мекунад.

Шакли 3 нишон медиҳад, ки системаи гидрогелии MPGC4-и ҷавобгӯ ба MMP-2/9 чӣ гуна микромуҳити иммунӣро ҳадаф мегирад. Дар ин система пайвандҳои салибии пептидии ҳассос ба MMP бо фаъолияти афзудаи MMP-2/9 дар микромуҳити post-MI шикаста мешаванд ва интиқолдиҳандаи гении нуқтаи карбонии дорои IL4-pDNA озод мегардад. Вақте ин интиқолдиҳанда аз ҷониби макрофагҳо гирифта мешавад, бо дастгирии ифодаи IL-4 гузариш аз M1 ба M2-ро ташвиқ мекунад. Дар визуал ҳам поляризатсияи макрофагҳо in vitro ва ҳам дар модели rat MI коҳиши макрофагҳои M1-и CD86 мусбат ва афзоиши макрофагҳои M2-и CD206 мусбат нишон дода мешавад. Ин намуна нишон медиҳад, ки гидрогелро на танҳо ҳамчун интиқолдиҳандаи дору, балки ҳамчун танзимкунандаи микромуҳит тарҳрезӣ кардан мумкин аст, ки фенотипи ҳуҷайраҳои иммунӣро роҳнамоӣ менамояд.

Марҳилаи сеюм давраи пролиферативӣ ва репаративӣ мебошад. Дар ин давра гузариши макрофагҳо ба фенотипи M2, озодшавии омилҳо ба монанди VEGF ва TGF-β, афзоиши ҳуҷайраҳои эндотелии капиллярӣ, фаъолияти фибробластҳо ва ташаккули матрикси муваққатии берунҳуҷайравӣ пеш меоянд. Дар ин раванд металлопротеиназаҳои матриксӣ, ба монанди MMP-2, MMP-9 ва MMP-13, ба таври назаррас зиёд мешаванд. MMP-ҳо аз як тараф матрикси осебдидаро тоза карда, бозташкилёбии бофтаро имконпазир мекунанд; аз тарафи дигар, дар ҳолати фаъолияти аз ҳад зиёд метавонанд матрикси дилро суст кунанд. Аз ин рӯ MMP-ҳо ҳам ҳамчун сигнали патологӣ ва ҳам ҳамчун дарвозаи терапевтии ҳадафшаванда арзёбӣ мешаванд.

Гидрогелҳои ҳассос ба MMP одатан бо пайдарпаии пептидҳое, ки аз ҷониби MMP-ҳо шинохта мешаванд, пайванди салибӣ мегиранд. Вақте фаъолияти MMP дар бофтаи муқаррарӣ паст аст, шабакаи гидрогел нисбатан устувор мемонад. Ҳангоми афзоиши сатҳи MMP дар минтақаи инфаркт ин пайвандҳои пептидӣ бурида мешаванд, гидрогел таҷзия мешавад ва бори терапевтӣ озод мегардад. Ин ҳолат ҳамзамон метавонад барои муҳоҷирати ҳуҷайраҳо ва ташаккули рагҳои нав фазои ҷисмонӣ боз кунад. Баррасӣ таъкид мекунад, ки ин равиш махсусан барои озодкунии саривақтии омилҳои проангиогенӣ муҳим мебошад.

Шакли 4 системаи гидрогелиеро тавсиф мекунад, ки bFGF-ро дар ҷавоб ба MMP озод мекунад. Дар равиши Fan ва ҳамкоронаш сафедаи фузионии GST-TIMP-bFGF ба гидрогели коллагении бо GSH тағйирдодашуда пайваст карда мешавад. Дар ҳузури MMP-2 пайванди TIMP бурида шуда, bFGF озод мегардад. Қисми TIMP ҳамзамон ҳамчун субстрати рақобатӣ амал мекунад, ки фаъолияти MMP-ро аз матрикси табиии дил дур месозад. Аз ин рӯ система ду вазифа дорад: дар давраи баландшавии MMP озодкунии bFGF-ро ангезиш медиҳад ва ҳамзамон ба маҳдуд кардани вайроншавии матрикс тавассути MMP мусоидат мекунад. Дар шакл озодкунии bFGF in vitro ва in vivo дар якҷоягӣ бо нишондиҳандаҳои васкуляризатсия дода шудаанд.

Дар давраи пролиферативӣ на танҳо озодкунии омилҳои афзоиш, балки боздоштани шаклҳои марги ҳуҷайра, ба монанди ферроптоз, низ матраҳ мешавад. Дар баррасӣ стратегияи ҷойгир кардани ингибитори ферроптоз дар дохили гидрогели ҳассос ба MMP-9 муҳокима мешавад. Марги ферроптотикии ҳуҷайраҳои эндотелӣ метавонад ангиогенезро маҳдуд карда, сигналҳои илтиҳобиро зиёд намояд. Аз ин рӯ озод кардани агентҳои боздорандаи ферроптоз дар микромуҳити бой аз MMP ҳамчун равиши иловагӣ барои дастгирии ташаккули рагҳо ва таъмири бофта пешниҳод мешавад.

Марҳилаи чорум бозсозӣ ва пухтарасии доғ мебошад. Дар ин давра бофтаи гранулятсионӣ ба доғи зичи коллагении дорои пайвандҳои салибӣ табдил меёбад. Коллагени типи III ҷойи худро ба коллагени типи I-и аз ҷиҳати механикӣ устувортар медиҳад; шумораи миофибробластҳо кам мешавад; минтақаи инфаркт ба минтақаи фиброзии камҳуҷайра, бераг ва ғайриқобили кашиш табдил меёбад. Ин бофтаи доғ аз ҷиҳати барқӣ низ мушкил дорад. Паҳншавии ҳамоҳанги потенсиали амал дар миокарди солим метавонад дар минтақаи доғ канда шавад. Ин ҳолат метавонад хавфи аритмияро зиёд карда, фаъолияти вентрикулро халалдор намояд.

Дар ин марҳила ҳадафи тарҳрезии гидрогел таъсири зиддифибротикӣ, дастгирии механикӣ, ҳамгироии барқӣ ва нигоҳдории дарозмуддат мебошад. Гидрогелҳои гузаронандаро бо илова кардани полипиррол, MXene nanosheet, ҳосилаҳои графен ё полимерҳои гузаронанда ба гузарониши сигналҳои барқии дил бештар мутобиқ кардан мумкин аст. Дар баррасӣ таҳқиқоте мисол оварда мешаванд, ки дар онҳо гидрогелҳои гузаронандаи дуҷавобгӯ ба pH/ROS фосилаҳои QRS ва QT-ро ба ҳолати муқаррарӣ наздик карда, резистивияти бофтаро кам намуда ва майл ба аритмияи барангехташавандаро паст кардаанд. Аммо инҳо асосан бозёфтҳои моделҳои пешклиникӣ мебошанд ва набояд ҳамчун иддаои татбиқи мустақими клиникӣ хонда шаванд.

Шакли 5 ҳам потенсиали муҳофизати электрофизиологии системаҳои гидрогелии гузаронанда ва ҳам потенсиали ямоқҳои гидрогелии механикӣ мутобиқро барои маҳдуд кардани бозсозӣ нишон медиҳад. Дар як қисм фосилаҳои QRS ва QT, барангехташавии аритмия ва резистивияти бофтаи доғ арзёбӣ мешаванд. Дар қисми дигар бо натиҷаҳои схемавӣ ва таҷрибавӣ нишон дода мешавад, ки ямоқи гидрогелии аз ҷиҳати механикӣ ба миокард мутобиқ чӣ гуна метавонад ба фаъолияти вентрикули чап, андозаи инфаркт, апоптоз ва фиброз таъсир расонад. Ин визуал таъкид мекунад, ки дар таъмири дил на танҳо озодкунии биохимиявии дору, балки мутобиқати механикӣ ва барқӣ низ бояд қисми тарҳрезии табобат бошад.

Масъалаи мутобиқати механикӣ дар баррасӣ махсусан муҳим аст. Гидрогел ё ямоқи аз ҳад сахт метавонад кашиши табиии бофтаи дилро маҳдуд карда, таъсири сипари стрессро ба вуҷуд орад. Маводи аз ҳад нарм бошад, метавонад бар зидди фишори дохили вентрикул дастгирии кофӣ таъмин карда натавонад. Дар намунаи ямоқи гидрогелии механикӣ мутобиқи Zhao ва ҳамкоронаш гуфта мешавад, ки ямоқи дорои модули эластикии тақрибан 16,82 kPa ва сахтии монанд ба миокарди табиии калонсолон натиҷаи беҳтар додааст. Ин бозёфт аз он ҷиҳат ҷолиб аст, ки нишон медиҳад ҳатто бе иловаи ҳуҷайра ё дору мутобиқати дурусти механикӣ метавонад дар таъмири дил натиҷаҳои биологӣ ба вуҷуд орад.

Мафҳуми дигари қавии баррасӣ системаҳои ҳассос ба чанд ангезанда ва дорои озодкунии пайдарпай мебошад. Дар инфаркти миокард сигнали pH бештар дар 72 соати аввал барҷаста аст. ROS ҳангоми реперфузия ба авҷ мерасад ва метавонад дар давоми 3–5 рӯз баланд бимонад. Фаъолияти MMP бошад, метавонад аз давраи шадиди илтиҳобӣ то давраи дерини бозсозӣ дар равзанаи тӯлонитар идома ёбад. Ин равзанаҳои гуногуни вақт нишон медиҳанд, ки гидрогели ҳассос ба як ангезанда метавонад барои фаро гирифтани тамоми раванди таъмир нокифоя бошад. Аз ин рӯ, мантиқитар менамояд, ки системаҳои оянда якчанд сигнали микромуҳитро ҳис карда, борҳои терапевтиро пайдарпай озод намоянд.

Шакли 6 равиши гидрогели композитии липосомалии ҷавобгӯ ба ROS-ро намуна меорад. Ин система ҷузъҳои липосомалии дорои S1P ва пептиди антиоксидантии ҳадафгирифтаи митохондрия SS-31-ро дар дохили гидрогел муттаҳид мекунад. Гидрогел дар ҳузури ROS рафтори таҷзияи тавассути thioketal миёнаравишударо нишон медиҳад; ҳамзамон ҳифзи фаъолияти митохондрия ва дастгирии ангиогенез ҳадаф гирифта мешавад. Дар визуал ташаккули гидрогел, тасвирҳои TEM-и митохондрия, талафи вазни гидрогел вобаста ба консентратсияи H₂O₂ ва сатҳҳои vWF нишон дода мешаванд. Ин намуна нишон медиҳад, ки як гидрогел метавонад якчанд ҳадаф, аз ҷумла муҳофизати антиоксидантӣ, дастгирии митохондрия ва ташаккули рагҳоро муттаҳид намояд.

Тарзи татбиқ низ ба андозаи тарҳрезии гидрогел муҳим аст. Баррасӣ се формати асосии татбиқро муҳокима мекунад: гидрогелҳои тазриқшавандаи интрамӣокардиалӣ, ямоқҳои гидрогелии эпикардиалӣ ва системаҳои композитии дорои интиқолдиҳандаҳои микро/нано. Гидрогелҳои тазриқшаванда бартарии татбиқи каминвазивӣ доранд; онҳо метавонанд бо сӯзан ё катетер ба геометрияи номунтазами инфаркт мутобиқ шаванд ва дар ҷояшон гел шаванд. Аммо таппиши доимии дил метавонад боиси берун ронда шудани маводи тазриқшуда гардад. Илова бар ин, ворид шудани прекурсорҳои пурра пайванди салибӣ нагирифта ба гардиши хун метавонад хавфи эмболияро ба вуҷуд орад. Аз ин рӯ гелшавии босуръат, часпандагӣ, тунукшавии мувофиқи қиршавӣ ва стратегияҳои тазриқи сершумори ҳаҷми хурд бо роҳнамоии тасвир муҳим арзёбӣ мешаванд.

Ямоқҳои гидрогелии эпикардиалӣ махсусан барои минтақаҳои калони инфаркт ва системаҳои қобили татбиқ ҳангоми ҷарроҳии кушодаи қафаси сина, масалан CABG, муҳиманд. Ямоқ минтақаи инфарктро аз рӯи сатҳи берунии дил мепӯшонад ва ба ин васила метавонад осеби сӯзан ва хавфи хунравиро, ки тазриқи интрамӣокардиалӣ ба вуҷуд оварда метавонад, кам кунад. Аммо ямоқ бояд ба сатҳи эпикардиалии тар, ҳаракаткунанда ва ритмӣ кашишёбанда боэътимод часпад. Дар баррасӣ дар ҳамин замина системаҳои ямоқии дӯхташаванда, бе дӯхт, бар асоси microneedle, часпаки асимметрии навъи Janus ва гузаронанда муҳокима мешаванд.

Шакли 7 консепсияи тарҳрезии ямоқи гидрогелии дилии навъи Janus — GRAXe-ро нишон медиҳад. Дар ин система сатҳи рӯ ба миокард часпиши қавӣ таъмин мекунад, дар ҳоле ки сатҳи берунӣ барои кам кардани часпиши номатлуб тарҳрезӣ шудааст. Пайвандҳои ҷавобгӯ ба ROS бо вазифаҳое ба монанди тоза кардани пероксидшавии липидҳо ва ба самти таъмир бурдани поляризатсияи макрофагҳо алоқаманд карда мешаванд. Ҳамзамон мафҳумҳое чун gap junction-и тавассути Cx43 миёнаравишуда ва барқарорсозии сигнали барқӣ низ дар схема ҷой доранд. Ин визуал нишон медиҳад, ки ямоқҳои муосири гидрогелии дил танҳо «порае, ки ба дил часпонида мешавад» нестанд; онҳо метавонанд вазифаҳои бисёрқабата, аз ҷумла часпиш, гузарониши барқӣ, танзими иммунӣ ва ҳамгироии вақтбандшударо дошта бошанд.

Гидрогелҳои композитии дорои интиқолдиҳандаҳои микро/нано синфи дигари муҳими тарҳрезӣ аз ҷиҳати устувории дору ва озодкунии пайдарпай мебошанд. Дар ин системаҳо интиқолдиҳандаҳое ба монанди липосома, нанозаррачаи полимерӣ ё мисел дар дохили матрикси гидрогел ҷойгир карда мешаванд. Аввал гидрогел ба сигналҳои микромуҳит ҷавоб дода таҷзия мешавад ё интиқолдиҳандаҳоро озод мекунад; сипас интиқолдиҳандаҳо ба ҳуҷайраи ҳадаф ворид мешаванд ё бо ангезандаи дуюм доруро раҳо мекунанд. Бо ин роҳ тартиби озодкунии думарҳилавӣ ва дақиқтар ба даст омада метавонад. Баррасӣ таъкид мекунад, ки ин равиш махсусан дар давраи пас аз реперфузия потенсиали муттаҳид кардани таъсирҳои антиоксидантӣ, зиддиилтиҳобӣ, проангиогенӣ ва зиддифибротикиро дар як система дорад.

Яке аз муҳимтарин паёмҳои таҳқиқ аз ҷиҳати тарҷумаи клиникӣ ин аст, ки гидрогелҳои ҳушманд бояд на танҳо ҳамчун химияи лабораторӣ, балки ҳамчун маҳсулоти тиббии мутобиқ ба равандҳои кории мавҷудаи клиникӣ тасаввур шаванд. Гидрогелҳои тазриқшавандае, ки пас аз PCI-и ибтидоӣ тавассути катетер татбиқ мешаванд, ямоқҳое, ки ҳангоми CABG ба таври эпикардиалӣ ҷойгир карда мешаванд, системаҳои таъминкунандаи дастгирии биомеханикӣ дар идоракунии норасоии дил ва намунаҳои татбиқе, ки бо маълумоти тасвирии хоси бемор банақшагирӣ мешаванд, ҷузъҳои ин чаҳорчӯба мебошанд.

Баррасӣ таҷрибаи тазриқи транскатетерии эндокардиалии гидрогели алгинатиро ҳамчун намунаи муҳим барои тарҷумаи клиникӣ муҳокима мекунад. Гуфта мешавад, ки равиши TEAi, ки бар системаи гидрогели XDROP® ва катетери EndoWings® асос ёфтааст, дар хукҳо тасдиқи пешклиникӣ ва дар беморони HFrEF аввалин таҳқиқоти марҳилаи I-и инсонро анҷом додааст. Тибқи таҳқиқ, ин таҷриба асосеро пешниҳод мекунад, ки нишон медиҳад татбиқи гидрогел бо катетер метавонад ба равандҳои кории мавҷудаи интервенсионӣ ҳамгиро шавад. Аммо фарқи муҳим дар ин ҷо чунин аст: гарчанде ин таҷрибаи клиникӣ аз ҷиҳати инфрасохтори умумии татбиқи гидрогел умедбахш аст, аксари системаҳои бисёрвазифаи гидрогелии ҳассос ба микромуҳит, ки дар баррасӣ муҳокима шудаанд, ҳанӯз чунин сатҳи тасдиқи клиникӣ надоранд.

Аз ҷиҳати таъсир ба зиндагии ҳаррӯза, ин баррасӣ нишон медиҳад, ки табобати пас аз сактаи дил дар оянда набояд танҳо бо кушодани раги басташуда маҳдуд шавад. Кушодани раг ҳаётан муҳим аст; аммо пас аз реперфузия дар бофтаи осебдида фишори оксидативӣ, илтиҳоб, марги ҳуҷайра, норасоии рагҳо, фиброз ва халалдоршавии барқӣ метавонанд идома ёбанд. Соҳае, ки гидрогелҳои ҳушманд ҳадаф мегиранд, танзими ҳамин микромуҳити маҳаллии осеб мебошад. Агар онҳо бомуваффақият ва бехатар таҳия шаванд, дар оянда метавонанд қисми табобатҳои иловагии биоматериалӣ барои коҳиш додани гузариш ба норасоии дил пас аз сактаи дил гарданд. Аммо ин баррасӣ намегӯяд, ки чунин муваффақияти клиникӣ аллакай исбот шудааст.

Ҷиҳати қавии таҳқиқ мутобиқ кардани адабиёти хеле васеи биоматериалҳо бо марҳилаҳои патологии инфаркти миокард мебошад. Бо ин роҳ хонанда дар тарҳрезии гидрогел на танҳо ба саволҳои «кадом полимер?» ё «кадом дору?», балки ба саволҳои «дар кадом марҳила, кадом сигнал, кадом ҳадафи терапевтӣ, кадом роҳи татбиқ?» низ тамаркуз мекунад. Ин равиш байни муҳандисӣ, кардиология, иммунология, илми мавод ва тибби тарҷумавӣ пул месозад.

Маҳдудияти таҳқиқ он аст, ки маълумоти нави таҷрибавӣ тавлид намекунад. Ин мақолаи баррасӣ мебошад ва бозёфтҳои таҳқиқоти гуногунро ҷамъ меорад. Аз ин рӯ самаранокии системаҳои тавсифшуда дар шароити якхелаи таҷрибавӣ мустақим муқоиса нашудааст. Баъзе намунаҳо аз моделҳои rat ё муш, баъзе аз таҳқиқоти ҳайвоноти калон ва баъзе аз адабиёти умумитари гидрогел ё модели захм гирифта шудаанд. Аз ин рӯ набояд чунин ҳисоб кард, ки ҳар як намуна барои инфаркти миокард дар як сатҳи пухтагии клиникӣ қарор дорад.

Он чизе, ки баррасӣ мегӯяд, чунин аст: микромуҳит пас аз инфаркти миокард вобаста ба марҳила тағйир меёбад; гидрогелҳое, ки ба ин тағйирот ҳассос тарҳрезӣ шудаанд, метавонанд вазифаҳои сершумор, аз ҷумла озодкунии вақтбандшудаи дору, тоза кардани фишори оксидативӣ, танзими иммунӣ, ангиогенез, таъсири зиддифибротикӣ, гузарониши барқӣ ва дастгирии механикиро ба таври мантиқитар муттаҳид намоянд. Ин соҳа гузаришро аз фаҳмиши пуркунандаи ғайрифаъол ба фаҳмиши биоматериали фаъоли танзимкунандаи патология барои таъмири дил ифода мекунад.

Он чизе, ки баррасӣ намегӯяд, чунин аст: ин системаҳо имрӯз табобати стандартии сактаи дил нестанд. Татбиқи гидрогели ҳушманд ҷойи stent, тромболиз, CABG, табобати реаниматсионӣ ё табобатҳои кардиологии бар асоси дастурҳоро намегирад. Аксари системаҳо ҳанӯз дар марҳилаи пешклиникӣ мебошанд. Дар инсонҳо оид ба бехатарӣ, биомувофиқии дарозмуддат, хавфи аритмия, таъсири маҳсулоти таҷзия, стандартсозии истеҳсол ва манфиати клиникӣ далелҳои бештар лозиманд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Ин таҳқиқ мақолаи баррасӣ мебошад. Он гурӯҳи нави беморон, озмоиши нави ҳайвонот, таҷрибаи нави in vitro ё синтези нави гидрогелро пешниҳод намекунад. Муаллифон марҳилаҳои микромуҳити патологӣ пас аз инфаркти миокард ва тарҳҳои гидрогелии ҳассос ба микромуҳитро, ки метавонанд ба ин марҳилаҳо мутобиқ шаванд, тавассути адабиёт таҳлил кардаанд. Усули баррасӣ мавзӯъро аз гурӯҳбандии классикии навъи ангезанда берун оварда, онро дар меҳвари марҳилаи беморӣ ва талаботи татбиқи клиникӣ ба тартиб медарорад.

Ҳадафҳои тарҳрезии гидрогел мувофиқи марҳилаҳои инфаркти миокардро метавон чунин ҷамъбаст кард:

Дар баррасӣ маҳдудиятҳои гидрогелҳои анъанавӣ махсусан таъкид мешаванд. Ин маҳдудиятҳо танҳо нуқси мавод нестанд, балки масъалаи номувофиқӣ бо табиати марҳилавӣ ва динамикии беморӣ мебошанд.

Стратегияҳои асосии гидрогелҳои ҳассос ба микромуҳит, ки дар баррасӣ муҳокима шудаанд, метавонанд чунин тартиб дода шаванд:

Форматҳои татбиқе, ки баррасӣ аз ҷиҳати тарҷумаи клиникӣ таъкид мекунад, низ метавонанд чунин ҷамъбаст шаванд:

Бозёфти асосии баррасӣ ин аст, ки гидрогелҳои ҳассос ба микромуҳит барои табобати инфаркти миокард бояд на ҳамчун платформаҳои якандоза, балки ҳамчун платформаҳои бисёрвазифаи мувофиқи марҳила барномарезишуда баррасӣ шаванд. Дар фазаи барвақт сигналҳои ROS ва pH метавонанд барои ҳифзи босуръати бофта истифода шаванд. Дар фазаи илтиҳобӣ поляризатсияи макрофагҳо ва мувозинати ситокинҳо ҳадаф гирифта мешаванд. Дар фазаи пролиферативӣ фаъолияти MMP метавонад ҳамчун сигнали вақтсанҷ барои озодкунии омили афзоиш ё exosome хизмат кунад. Дар фазаи дер гузаронандагӣ, мутобиқати механикӣ, таъсири зиддифибротикӣ ва нигоҳдории дарозмуддат аҳаммияти бештар пайдо мекунанд.

Аммо таҳқиқ монеаҳоеро, ки барои гузариши ин технологияҳо ба татбиқи клиникӣ бояд бартараф шаванд, низ равшан муайян мекунад. Дил узвест, ки пайваста дар давраи механикӣ кор мекунад; гидрогел бояд ба миллионҳо давраи кашишу сустшавӣ тоб орад. Агар пайвандҳои ҳассос ба микромуҳит барвақт таҷзия шаванд, дастгирии механикӣ аз даст меравад; агар хеле суст таҷзия шаванд, инфилтратсияи ҳуҷайраҳо ва таъмири табиӣ метавонад маҳдуд гардад. Илова бар ин, аксари таҳқиқот ба моделҳои rodent MI такя мекунанд; тасдиқи бехатарӣ ва самаранокӣ дар моделҳои ҳайвоноти калон, ки ба дили инсон мувофиқтаранд, зарур аст.

Равандҳои истеҳсолӣ ва танзимгарӣ низ муҳиманд. Гидрогелҳои бисёрҷузъа метавонанд шабакаи полимерӣ, наномаводи гузаронанда, дору, омили афзоиш, интиқолдиҳандаи ген, exosome ё нанозаррача ва бисёр ҷузъҳои дигарро дар бар гиранд. Ин ҳолат аз ҷиҳати истеҳсол дар миқёси GMP, назорати сифат, стерилизатсия, муҳлати нигоҳдорӣ, стандартсозии воя ва танзими маҳсулоти комбинатсионӣ мураккабӣ эҷод мекунад. Дар озмоишҳои клиникӣ бошад, бояд на танҳо бехатарии кӯтоҳмуддат, балки аритмияи дарозмуддат, илтиҳоб, фиброз, таъсири маҳсулоти таҷзия, ҷавоби иммунӣ ва натиҷаҳои воқеии беҳбудии функсионалӣ арзёбӣ шаванд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Ин мақола дар асоси таҳқиқоти Jiahao Hu, Yue Wang, Boya Yan, Yuling Zhao, Zeqi Chen, Li Yang ва Yunbing Wang бо унвони “Applications and Challenges of Stage-Specific Microenvironment-Responsive Hydrogels for Myocardial Infarction” омода шудааст.

Матни манбаъ як мақолаи баррасии preprint мебошад. Дар матн ба таври ошкоро ибораи “This preprint research paper has not been peer reviewed” омадааст. Аз ин рӯ таҳқиқ аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст. Баррасӣ маълумоти нави таҷрибавӣ тавлид намекунад; он системаҳои гидрогелии ҳассос ба микромуҳити патологӣ пас аз инфаркти миокардро тавассути намунаҳои адабиёт арзёбӣ мекунад.

Дар ин мундариҷа таъсири клиникӣ, кафолати табобат, кафолати бехатарӣ, татбиқпазирии тиҷоратӣ ё тавсияи табобати стандартӣ, ки дар PDF вуҷуд надоранд, илова нашудаанд. Қисми зиёди гидрогелҳои дар таҳқиқ муҳокимашуда дар марҳилаи пешклиникӣ мебошанд. Баъзе системаҳо дар моделҳои rodent ё ҳайвоноти калон арзёбӣ шудаанд, баъзеи дигар аз моделҳои гуногуни таъмири бофта ба таври консептуалӣ ба заминаи инфаркти миокард интиқол дода шудаанд. Аз ин рӯ ҳар намуна набояд дар як сатҳи пухтагии клиникӣ арзёбӣ шавад.

Таҳқиқ озмоиши клиникии табобатӣ нест. Он мустақим исбот намекунад, ки татбиқи гидрогели ҳассос ба микромуҳит дар беморони сактаи дил бехатар ва самаранок аст. Он иддао надорад, ки ҷойи табобатҳои мавҷудаи клиникӣ, аз ҷумла реперфузия, PCI, CABG, табобати норасоии дил, равишҳои антиагрегантӣ/антикоагулянтӣ ё дастурҳои кардиологиро мегирад.

Саҳми асосии баррасӣ пешниҳод кардани чаҳорчӯбаи тарҳрезии аз ҷиҳати клиникӣ мантиқитар мебошад, ки гидрогелҳои ҳассос ба микромуҳитро бо марҳилаҳои инфаркти миокард мутобиқ мекунад. Ин чаҳорчӯба дар давраи барвақт ҷавоби ROS ва pH, дар давраи илтиҳобӣ танзими иммунӣ, дар давраи пролиферативӣ озодкунии ангиогении ҳассос ба MMP ва дар давраи remodeling дастгирии механикӣ ва ҳамгироии барқиро пеш мегузорад. Аммо барои табдил ёфтани ин чаҳорчӯба ба татбиқи клиникӣ таҳқиқоти ҳайвоноти калон, протоколҳои стандартшудаи татбиқ, маълумоти бехатарии дарозмуддат, миқёспазирии истеҳсол ва равандҳои тасдиқи танзимгарӣ заруранд.