在心脏病发作模型中，首次在大型动物身上测试了实验室创建的大型人心肌补丁。这种临床相关方法表明，这些贴剂可显着改善心脏病发作损伤的恢复。

该结果更接近于通过缝合死者心肌区域上的心肌斑块以减少经常导致心力衰竭的病理来治疗人心脏病的目标。

这项研究由伯明翰生物医学工程学院阿拉巴马大学主席，阿联酋医学院和阿联酋工程学院的联合系主任张建一博士领导。

每个补丁的尺寸为1.57 x 0.79英寸，厚度几乎与一角钱一样。Zhang及其同事发现，将其中两个斑块移植到猪心脏的梗塞区域可以显着改善心脏左心室(即主要的泵房)的功能。斑块还显着减小了梗死面积，即死肌面积。心肌壁压力和心肌增大;以及显着减少死心肌周围疤痕边缘区域的细胞凋亡或程序性细胞死亡。此外，这些斑块并未在心脏中诱发心律不齐，这在过去一些用于治疗心脏病的生物医学工程方法中观察到了严重的并发症。

补丁程序成功的关键是如何设计它们。

每个贴片是三种细胞类型的混合物-400万个心肌细胞或心肌细胞;200万个内皮细胞，众所周知，它们可帮助心肌细胞在微环境中存活并发挥功能;200万个平滑肌细胞位于血管内。三种细胞类型与心脏谱系，人类诱导的多能干细胞或hiPSC有所区别，而不是使用从皮肤细胞或其他细胞类型创建的hiPSC。每个贴片都在三维纤维蛋白基质中生长，该基质可以来回摇摆一周。一天后，细胞开始同步跳动。

三种细胞类型的混合物和动态摇动产生的更多的心肌细胞，与不动态摇动的单层细胞制成的贴片相比，具有更成熟的心脏肌肉生理功能和收缩力。这些贴片在生理和收缩特性上类似于天然的心脏肌肉组织。

过去使用hiPSC来治疗心脏病发作的动物模型的尝试(通过注射细胞或生长成非常薄的细胞)已显示出，hiPSC的存活率或植入率非常低。本研究在移植后四个星期的植入率较高，为10.9%，并且移植可改善心脏的恢复。

补丁的部分有益作用可能是通过从补丁中的细胞释放称为外泌体的微小气泡而发生的。这些外泌体将蛋白质和RNA从一个细胞携带到另一个细胞，是一种普遍的细胞间信号转导方法，目前尚未完全了解。在组织培养实验中，研究人员发现，从较大的心肌斑块释放的外来体似乎可以保护心肌细胞的存活。

此外，这些补丁似乎可以防止或逆转与心脏梗塞区域接壤的心肌组织肉瘤中蛋白质磷酸化的有害变化。该结果首次表明，hiPSC衍生的心脏细胞可通过减少肌节蛋白磷酸化状态的适应不良变化来改善心脏病发作后的收缩功能。肌节是心肌细胞肌原纤维中的收缩单位。