心脏左心耳血栓是房颤患者常见的并发症，一旦血栓发生会导致患者中风风险加剧。当前，针对左心耳血栓常用的方式是口服抗凝药，或实施左心耳封堵术，但传统的金属封堵器常常面临封堵不全、血栓形成等难题。2026年3月4日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所徐天添团队联合中国医学科学院阜外医院潘湘斌团队针对这一临床难题，在 Nature上以题为“Long-term thrombus-free left atrial appendage occlusion via magnetofluids”发表研究论文。首次研发出了一种可个性化适配所有左心耳类型的磁流体机器人（Magnetofluids），并提出了一种基于液体的心脏左心耳封堵的技术体系。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。深圳先进院为该研究第一单位。
该研究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，颠覆了目前临床上使用的基于金属封堵器的封堵手段，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。
磁流体左心耳封堵术示意及封堵效果展示
（深圳先进院供图）
破解左心耳血栓临床难题
心脏左心耳是左心房向外延伸的狭长管状结构，具有调节左心房压力、储存血液、参与凝血、维持心脏功能等作用，其内壁凹凸不平的结构易导致血流堵塞，是房颤患者血栓形成的主要原因。
而对于无法使用口服抗凝药的房颤患者来说，左心耳封堵术是降低其中风风险的关键治疗手段。
现有的封堵技术长期面临两大核心挑战：一方面，现有的金属封堵器质地坚硬，需刺破心肌壁才能固定，易导致封堵器周围漏、器械相关性血栓和心肌损伤，硅胶等软封堵器需要过度扩张才能封堵，易破坏心脏内血流动力学；另一方面，左心耳内部布满小梁间隙，不同患者的左心耳形态千差万别，固体封堵器难以完全适配，未封堵的死角仍可能形成血栓，导致患者中风。
一直以来，徐天添团队深耕磁控微型机器人技术。该项技术作为先进制造的前沿技术，凭借无线操控、微创介入、精准靶向等优势，成为解决微创介入诊疗临床痛点的重要方向。团队常年与多个临床团队积极开展合作，致力于通过磁控技术实现临床难题的突破。
2023年11月的一天，徐天添团队正在围绕原位固化的磁流体机器人展开实验，恰逢潘湘斌团队来访交流。徐天添团队在交流中了解到了左心耳封堵的临床难题。
“普通流体材料难以对抗血流冲刷和心跳挤压，难以实现安全封堵，如果利用磁流体这类新型材料，巧妙地利用外磁场作用以及本身的自适应塑形能力，或许能克服解决左心耳封堵的临床难题。” 徐天添说道。
潘湘斌团队研发的超声引导介入技术体系可以实时显示心脏内部结构，为植入磁流体，提供了关键引导路径。双方一拍即合，迅速开展实验研究。
团队在离体猪上完成初步验证后，对初版磁流体的磁性、流动性、固定性等方面进行了改进和优化，最终研发出了一款新型磁流体机器人。该机器人可以经心脏介入导管进入左心耳中，在磁力牵引下，能成功对抗高速血流和剧烈心跳带来的干扰。与血液接触后，它能快速原位固化，继而形成完全贴合左心耳形状的磁凝胶，对出血部位完全封堵。
效果超越临床最广泛使用的金属封堵器
“从研究设想到实验落地，再到论文投稿、返修、上线，整个过程持续了两年多的时间。” 论文共同第一作者王姝回忆。
在研发过程中，团队发现磁流体机器人在临床上实现左心耳封堵还存在诸多挑战。为此，他们以钕铁硼颗粒为磁响应材料，乙烯-乙烯醇共聚物的二甲基亚砜溶液为基载液，通过仿真、体外实验确认合适的磁铁及覆盖位置，并创新地通过聚乙烯醇粉末调控磁流体，以促进心内膜的生长。团队通过聚焦临床实际需求，构建起了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。
此外，由于大鼠无法实施介入手术，需开胸后直接注射封堵，对科研人员的操作精度要求极高；在猪模型验证实验中，猪与犬体型、生理结构迥异，需格外注意磁场摆放位置、磁流体固化时间，每次实验都要进行充分的术前评估、反复预演。两年多的时间里，研究团队常常在深圳、北京两地多次往返，彻夜讨论、通宵实验成为了研究工作的常态。
磁流体磁响应效果测试中（阜外医院供图）
验证效果显示，这一新型磁流体机器人对左心耳的封堵效果优于作为临床最广泛使用的传统金属封堵器。
研究人员在8头巴拿马猪、30只SD大鼠，以及比格犬的跨物种验证中发现，该材料在实验动物介入手术中无明显出血和心率异常。3D重建显示，新型磁流体机器人能够彻底封堵左心耳血栓，适用于各种复杂形态的左心耳。磁流体机器人在猪模型上植入2至10个月后，固化后的磁凝胶表面可形成光滑完整的心内膜，解剖学显示，无器械相关性血栓形成和心肌损伤，为团队提出的磁流体封堵术的有效性和安全性提供了有力支撑。
审稿人对该成果评价道，该研究将为左心耳封堵术确立全新策略基础，有望解决现有器械面临的诸多问题。
左心耳封堵迈向“液体封堵”阶段
DSA(数字减影血管造影)拍摄的巴马猪体内磁流体左心耳封堵实验过程（深圳先进院供图）
中国心房颤动管理指南（2025）指出，全球房颤患者人数约为5970万例。其中相当比例的患者因左心耳形态复杂、高龄、出血风险高等因素，无法耐受传统金属封堵器的植入。现有的金属封堵器即使有不同的型号，也难以完全适配临床上复杂形态的左心耳。研究团队提出的新型磁流体封堵术有望为临床上左心耳封堵术的实施策略带来新思路。
徐天添表示，该研究开创了左心耳血栓“液体封堵”的介入治疗新模式，为复杂腔隙的完全封堵提供了新范式，是一次工程科学与医学交叉结合的成功案例。
潘湘斌表示，该研究解决了传统封堵技术的核心痛点，为房颤患者，尤其是左心耳形态复杂、无法耐受传统封堵器的患者提供了更安全、长效的卒中预防方案，可减少二次手术风险和医疗成本。
未来，研究团队将进一步围绕左心耳封堵后磁凝胶表面内皮的生成机制，以及更长期的安全性方面展开探索，并推动该新型磁流体向临床应用进行转化。
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提出的核心策略：将磁流体通过导管注入左心耳。在外部磁场（50-200 mT）的帮助下，磁流体能抵抗高达1.4 m/s的血流冲击。神奇的是，这种流体在接触血液中的水分子后，会在几十秒内通过液-液相分离（LLPS）原位沉淀成柔软的磁凝胶。为了验证其效果，团队进行了对比实验。micro-CT三维重建显示，磁凝胶完美填充了猪左心耳的每一处缝隙，包括梳状肌之间的空隙。而组织染色则揭示了决定性差异：Watchman封堵器表面形成的心内膜粗糙不完整，存在装置相关血栓，其倒钩造成了不可逆的心肌损伤。相比之下，磁凝胶表面形成的心内膜光滑、牢固且无血栓，与左心耳组织之间没有任何缝隙，也未对心肌造成任何损伤。更重要的是，造影图像证明，这种磁流体能完美适应菜花型、仙人掌型、鸡翅型乃至最难封堵的风袋型等各种类型的左心耳。图1. 使用磁流体完成LAAO 并比较磁凝胶与Watchman封堵器实验直观地证明了磁场的必要性：没有磁场，非磁性液体会瞬间被血流冲走；而在磁场作用下，磁流体能稳固地停留在左心耳内。研究者收集了93名房颤患者的超声数据，发现左心耳排空速度集中在20-60 cm/s，峰值达95 cm/s，而他们的体外模型流速更是设定在了1.4 m/s，远超临床常见值，验证了磁流体在极端条件下的可靠性。解释了添加聚乙烯醇（PVA）的妙用：它能与组织形成氢键，增强磁凝胶的韧性和对心内膜的粘附力。流变学测试显示，磁流体在磁场下粘度可控，接触血液后约682秒即可完全凝胶化，20分钟内凝胶化程度（DG）可达60%以上。循环压缩测试证明，在模拟心脏收缩的2.4 kPa压力下，磁凝胶经过24小时、上万次循环后仍性能稳定。更令人惊喜的是，在模拟血液环境中浸泡7天后，磁凝胶的断裂强度、应变、压缩模量和断裂能均显著增强，表明其“越用越牢”。此外，整个凝胶化过程温度变化极小，红外热成像显示60秒内无明显升温，避免了传统材料高温对心肌的损伤风险。在大鼠模型中，研究团队首先验证了磁流体的长期安全性。术后3个月的造影和micro-CT显示，磁凝胶在左心耳内稳定无位移。6个月后，心内膜已完全封闭左心耳口。重要的是，大鼠的射血分数（EF）和缩短分数（FS）在术后3个月与术前无显著差异，表明心功能未受影响。术后6个月的血液检查（血小板计数、凝血时间、转氨酶等）均在正常范围，证实了其出色的血液相容性。组织和免疫荧光染色清晰地展示了6个月后完整的心内膜覆盖。扫描电镜（SEM）图像更是直观地揭示了磁凝胶的促愈合优势：血小板在5秒内就开始在磁凝胶上沉积，1小时内形成纤维蛋白网络，而Watchman封堵器上的PET膜在72小时后才出现稀疏的网络，这意味着磁凝胶能更早地诱导组织愈合，实现“快速封口”。在更接近人体的巴马迷你猪模型中，模拟了真实的介入手术过程。在DSA引导下，通过导管将磁流体注入猪左心耳的全过程。术后长达10个月的监测显示，猪的射血分数（EF）、缩短分数（FS）、心肌酶（Myo、cTnI）等关键指标均保持在正常范围内，证明该技术对心脏功能无不良影响，且无心肌损伤。单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析显示，与磁凝胶接触的左心耳组织与非接触区域的细胞类型和数量无显著差异，排除了过敏或炎症反应。对新生心内膜的定量分析表明，磁凝胶上的心内膜中提供强度的I型胶原比例显著高于Watchman组，且随时间推移而增加；其杨氏模量（硬度）更是Watchman组的近两倍，说明形成的心内膜质量更高、更坚韧。免疫荧光和扫描电镜图像生动地描绘了心内膜的成熟过程：从7天时的缺失，到2个月时形成薄层，再到10个月时变得致密、完整，完美地封堵了左心耳口。
