Nature | 徐天添/吴新宇/潘湘斌/王首正合作开发新型磁流体机器人：克服左心耳封堵临床挑战的突破性技术

在左心耳封堵的临床治疗中，传统介入技术面临金属封堵器械与左心耳适配性差、术后内皮化不完全、存在器械相关性血栓和周围漏等长期问题，临床亟需可以实现个性化完全封堵、根除血栓形成的新型介入技术。虽然液体材料可自适应腔室结构并避免心肌损伤，但是常规液体难以对抗左心耳内高速的血流冲击和剧烈的心跳扰动，无法临床使用。

心脏左心耳血栓是房颤患者常见的并发症，患者左心耳内的血栓形成会使中风风险增加5 倍以上，对于无法使用口服抗凝药的患者，左心耳封堵术是降低其中风风险的关键治疗手段。但现有封堵技术长期面临两大核心挑战：一是生物相容性与机械适配性矛盾，金属封堵器（如 Watchman）骨架质地坚硬，与柔软的心肌组织机械性能差异大，且封堵器锚定钩通过刺破心肌壁实现在左心耳处的固定，必将产生周围漏和器械相关性血栓；而现有文献中的软封堵器如硅胶等需 过度扩张才能密封，易破坏心脏内血流动力学；二是无法实现完全封堵，左心耳内部布满小梁和间隙，且不同病人的左心耳形态差异巨大，固体封堵器难以完全填充，未填充的区域极易成为血栓形成和残留的死角，若在内皮化完成之前脱落则仍会造成病人中风。

针对这一临床难题，3月5日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）集成所研究员徐天添团队联合中国医学科学院阜外医院潘湘斌团队，在Nature发表题为“Long-term thrombus-free left atrial appendage occlusion via magnetofluids”的最新研究。合作团队首次研发出了一款可个性化适配所有左心耳类型的磁流体材料——Magnetofluids，并提出了一种基于液体的心脏左心耳封堵的技术体系。新的封堵体系将可原位固化的胶体材料与磁控微型机器人集群结合，组成可控的磁流体胶，通过磁场在高速血流和心跳挤压下固定，颠覆了目前临床上使用的基于金属封堵器的封堵手段。

该技术通过材料创新与磁控技术融合，实现了磁流体在动态生理环境下的精准定位、原位固化和完全封堵。磁流体可以完全填充不同类型的左心耳内部，术后材料表面心内膜覆盖迅速且完整，没有产生任何器械性血栓或周围漏，有效解决了传统左心耳封堵的临床痛点。

研究团队围绕磁流体机器人技术完成多维度研发，成功打造出适配临床需求的磁控左心耳封堵体系，整合了开放式大空间磁控装置、原位固化磁流体材料，并实现了多物种模型的临床前验证，封堵效果优于现有临床上最广泛使用的金属封堵器。该方法首次解决了心脏左心耳血栓治疗中面临的“封堵周围漏、器械相关性血栓、心肌损伤、内皮化不完全”等核心痛点，实现了在猪模型上超过10个月的稳定封堵，标志着左心耳封堵技术从“固体适配”迈向“流体完全封堵”的全新阶段。

在研发过程中，团队成员发现临床实现在材料的抗生理干扰能力、长期生物相容性等核心环节存在诸多挑战。而针对这些挑战，研究团队提出核心研发思路：以钕铁硼颗粒为磁响应材料，以乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）的二甲基亚砜（DMSO）溶液为基载液，通过仿真、体外实验确认合适的磁铁以及覆盖位置，并创新地通过聚乙烯醇（PVA）粉末调控磁流体对内皮化的促进，最终聚焦临床实际需求，构建完善的磁流体左心耳封堵技术体系，填补了该领域内的技术空白。

为了论证磁流体封堵的有效性和安全性，双方团队在论文初次投稿之前使用了8头巴马猪，30只以上的SD大鼠，并在返修过程中补充了比格犬进行尽可能充分的跨物种验证，最长植入时间高达10个月以上。期间，深圳湾实验室赵东良研究员加入提供了充分的流体动力学仿真的验证，并对于体外实验的设计提出了宝贵的意见。吴新宇研究员和王首正主任则分别在材料合成阶段的研发和动物实验阶段的验证各自提供了有力的支持。最终，团队实现了从小动物到大动物，从7天急性期到10个月，从材料学检测到生物学检测的完备验证，证明了该研究的封堵结果可以比临床广为使用的金属封堵器更彻底，更适配，生成的心内膜更加光滑平整且无血栓。

本研究的核心发现在于成功研发出兼具个体适配、生物相容、封堵完全的磁流体左心耳封堵体系，同时整合攻克了磁控精准覆盖、对抗生理扰动、材料可内皮化等关键技术，构建起覆盖材料、控制、临床的全链条磁流体机器人技术体系，并通过多物种、长期限的实验验证，证实了该技术的稳定性、安全性与有效性。

该研究的价值与意义体现在多个方面：从技术层面，磁控实现了流体材料可以稳定对抗高速血流和心跳挤压完成安全封堵；从临床层面，技术具备优异的临床兼容性，开放式磁控装置适配现有介入环境，操作无需过多培训，材料固化与降解符合临床安全标准，能有效解决传统左心耳封堵术器械相关性血栓和周围漏等临床痛点，为血管疾病诊疗领域提供了全新的微创解决方案。后续该项技术可推广至动脉瘤栓塞等多临床场景的技术升级，长期来看将助力微创介入诊疗的全面革新。

这项技术的研发颠覆了传统金属封堵器，为工程科学与医学交叉结合的跨学科发展提供了新范式，也为微创介入治疗方法的升级换代奠定了核心技术基础，具有重要的临床应用与产业转化价值。从产业与学科发展层面，该研究实现了材料科学、自动控制、生物医学等多学科的深度融合，为生物医药与先进制造交叉领域的研究提供了新的技术思路与研发范式，也为磁控机器人产业的发展奠定了核心技术基础，推动相关领域的技术转化与产业升级。

该研究中，深圳先进院研究员徐天添、吴新宇，阜外医院主任医师潘湘斌、王首正为论文共同通讯作者；浙医二院经血管植入器械研究院特聘研究员王姝（原徐天添团队博士后），阜外医院助理研究员鞠文浩、博士后庄东林，中国科学技术大学博士生陈哲诚（原徐天添团队硕士），深圳湾实验室研究员赵东良为论文共同第一作者。

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

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