Regeneron ISEF 2025 大奖：ENBM054 - 受折纸启发的可扩展心脏瓣膜假体

每年有 140 万新生儿患有先天性心脏病 (CHD)，其中 20% 以上需要心脏瓣膜假体。儿科心脏护理面临的一个主要挑战是缺乏一种能够持久耐用且可扩展的假体，以适应孩子的生长发育并减少多次侵入性开胸手术的需要。FLOValve 是一种受折纸启发的心脏瓣膜假体，它可以从儿童尺寸扩展到成人尺寸，同时保持结构的完整性和功能，从而解决了这些挑战。该瓣膜的原型采用一种新颖的制造方法制作，该方法结合了 3D 打印和浸塑工艺，使用具有医用级机械性能的聚氨酯橡胶，并通过拉伸应变测试优化了材料选择。测试证实了瓣膜在模拟静态和动态心脏条件下的性能。使用模拟心脏压力水柱 (MHPWC) 系统评估性能，该系统模拟真实心脏瓣膜血压和流速下的假体功能。使用来自当地屠夫的猪心模拟猪心脏模型，在模拟真实条件下测试并演示了 FLOValve 的功能。FLOValve 可达到生理峰值瓣膜血流率（儿童、青少年和成人尺寸分别为 100-200、200-300 和 300-400 毫升），并在模拟收缩压下（所有尺寸）均能实现最小压降（<5 毫米汞柱）。该假体在 MHPWC 和猪心脏模型中均表现出极小的反流。FLOValve 在猪心脏模型中达到生理平均血流率（儿童、青少年和成人尺寸分别为每次心跳 20、40 和 70 毫升）。FLOValve 可能为目前的儿科假体提供一种可行的微创替代方案，并有助于减轻先天性心脏病 (CHD) 儿童的手术负担。