Nature | 徐天添/吳新宇/潘湘斌/王首正合作開發新型磁流體機器人：克服左心耳封堵臨床挑戰的突破性技術

在左心耳封堵的臨床治療中，傳統介入技術面臨金屬封堵器械與左心耳適配性差、術后內皮化不完全、存在器械相關性血栓和周圍漏等長期問題，臨床亟需可以實現個性化完全封堵、根除血栓形成的新型介入技術。雖然液體材料可自適應腔室結構并避免心肌損傷，但是常規液體難以對抗左心耳內高速的血流沖擊和劇烈的心跳擾動，無法臨床使用。

心臟左心耳血栓是房顫患者常見的并發癥，患者左心耳內的血栓形成會使中風風險增加5 倍以上，對于無法使用口服抗凝藥的患者，左心耳封堵術是降低其中風風險的關鍵治療手段。但現有封堵技術長期面臨兩大核心挑戰：一是生物相容性與機械適配性矛盾，金屬封堵器（如 Watchman）骨架質地堅硬，與柔軟的心肌組織機械性能差異大，且封堵器錨定鉤通過刺破心肌壁實現在左心耳處的固定，必將產生周圍漏和器械相關性血栓；而現有文獻中的軟封堵器如硅膠等需 過度擴張才能密封，易破壞心臟內血流動力學；二是無法實現完全封堵，左心耳內部布滿小梁和間隙，且不同病人的左心耳形態差異巨大，固體封堵器難以完全填充，未填充的區域極易成為血栓形成和殘留的死角，若在內皮化完成之前脫落則仍會造成病人中風。

針對這一臨床難題，3月5日，中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）集成所研究員徐天添團隊聯合中國醫學科學院阜外醫院潘湘斌團隊，在Nature發表題為“Long-term thrombus-free left atrial appendage occlusion via magnetofluids”的最新研究。合作團隊首次研發出了一款可個性化適配所有左心耳類型的磁流體材料——Magnetofluids，并提出了一種基于液體的心臟左心耳封堵的技術體系。新的封堵體系將可原位固化的膠體材料與磁控微型機器人集群結合，組成可控的磁流體膠，通過磁場在高速血流和心跳擠壓下固定，顛覆了目前臨床上使用的基于金屬封堵器的封堵手段。

該技術通過材料創新與磁控技術融合，實現了磁流體在動態生理環境下的精準定位、原位固化和完全封堵。磁流體可以完全填充不同類型的左心耳內部，術后材料表面心內膜覆蓋迅速且完整，沒有產生任何器械性血栓或周圍漏，有效解決了傳統左心耳封堵的臨床痛點。

研究團隊圍繞磁流體機器人技術完成多維度研發，成功打造出適配臨床需求的磁控左心耳封堵體系，整合了開放式大空間磁控裝置、原位固化磁流體材料，并實現了多物種模型的臨床前驗證，封堵效果優于現有臨床上最廣泛使用的金屬封堵器。該方法首次解決了心臟左心耳血栓治療中面臨的“封堵周圍漏、器械相關性血栓、心肌損傷、內皮化不完全”等核心痛點，實現了在豬模型上超過10個月的穩定封堵，標志著左心耳封堵技術從“固體適配”邁向“流體完全封堵”的全新階段。

在研發過程中，團隊成員發現臨床實現在材料的抗生理干擾能力、長期生物相容性等核心環節存在諸多挑戰。而針對這些挑戰，研究團隊提出核心研發思路：以釹鐵硼顆粒為磁響應材料，以乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）的二甲基亞砜（DMSO）溶液為基載液，通過仿真、體外實驗確認合適的磁鐵以及覆蓋位置，并創新地通過聚乙烯醇（PVA）粉末調控磁流體對內皮化的促進，最終聚焦臨床實際需求，構建完善的磁流體左心耳封堵技術體系，填補了該領域內的技術空白。

為了論證磁流體封堵的有效性和安全性，雙方團隊在論文初次投稿之前使用了8頭巴馬豬，30只以上的SD大鼠，并在返修過程中補充了比格犬進行盡可能充分的跨物種驗證，最長植入時間高達10個月以上。期間，深圳灣實驗室趙東良研究員加入提供了充分的流體動力學仿真的驗證，并對于體外實驗的設計提出了寶貴的意見。吳新宇研究員和王首正主任則分別在材料合成階段的研發和動物實驗階段的驗證各自提供了有力的支持。最終，團隊實現了從小動物到大動物，從7天急性期到10個月，從材料學檢測到生物學檢測的完備驗證，證明了該研究的封堵結果可以比臨床廣為使用的金屬封堵器更徹底，更適配，生成的心內膜更加光滑平整且無血栓。

本研究的核心發現在于成功研發出兼具個體適配、生物相容、封堵完全的磁流體左心耳封堵體系，同時整合攻克了磁控精準覆蓋、對抗生理擾動、材料可內皮化等關鍵技術，構建起覆蓋材料、控制、臨床的全鏈條磁流體機器人技術體系，并通過多物種、長期限的實驗驗證，證實了該技術的穩定性、安全性與有效性。

該研究的價值與意義體現在多個方面：從技術層面，磁控實現了流體材料可以穩定對抗高速血流和心跳擠壓完成安全封堵；從臨床層面，技術具備優異的臨床兼容性，開放式磁控裝置適配現有介入環境，操作無需過多培訓，材料固化與降解符合臨床安全標準，能有效解決傳統左心耳封堵術器械相關性血栓和周圍漏等臨床痛點，為血管疾病診療領域提供了全新的微創解決方案。后續該項技術可推廣至動脈瘤栓塞等多臨床場景的技術升級，長期來看將助力微創介入診療的全面革新。

這項技術的研發顛覆了傳統金屬封堵器，為工程科學與醫學交叉結合的跨學科發展提供了新范式，也為微創介入治療方法的升級換代奠定了核心技術基礎，具有重要的臨床應用與產業轉化價值。從產業與學科發展層面，該研究實現了材料科學、自動控制、生物醫學等多學科的深度融合，為生物醫藥與先進制造交叉領域的研究提供了新的技術思路與研發范式，也為磁控機器人產業的發展奠定了核心技術基礎，推動相關領域的技術轉化與產業升級。

該研究中，深圳先進院研究員徐天添、吳新宇，阜外醫院主任醫師潘湘斌、王首正為論文共同通訊作者；浙醫二院經血管植入器械研究院特聘研究員王姝（原徐天添團隊博士后），阜外醫院助理研究員鞠文浩、博士后莊東林，中國科學技術大學博士生陳哲誠（原徐天添團隊碩士），深圳灣實驗室研究員趙東良為論文共同第一作者。

https://www.nature.com/articles/s41586-025-10091-1

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