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本综述系统探讨了基于细胞外基质（ECM）的生物包膜在心脏植入式电子设备（CIED）植入术中的应用价值。文章重点分析了ECM生物包膜通过促进组织重塑、血管化和局部抗生素缓释（如EluPro™搭载的利福平与米诺环素）来降低设备迁移、纤维化封装和感染风险的双重优势，并通过HEAL研究等临床证据展示了其在再次手术中的操作便利性，为CIED并发症防治提供了创新性解决方案。
2 Design principles of ECM-based bioenvelopes
ECM生物材料的临床效益源于其调控宿主免疫反应的能力。植入脱细胞ECM后，其与宿主免疫细胞的相互作用会释放生物活性因子，这些因子可调节免疫反应、引导组织有序再生并刺激血管生成。与非生物材料引发促炎性M1巨噬细胞反应不同，非交联ECM主要诱导抗炎性M2表型巨噬细胞，促进免疫调节和组织重建。ECM释放的促血管生成因子还能促进新生血管形成，为生物包膜提供血液供应和免疫细胞接触通道。这些特性共同促成血管化囊袋的形成，而非非生物材料导致的纤维化包裹。
CIED相关感染不仅带来高发病率和高死亡率，研究还发现即使在无症状患者中，手术囊袋内也可能潜伏致病菌（33%-38.5%的再手术患者存在细菌定植）。细菌在设备表面形成生物膜后，可能在再次手术时引发感染。生物性抗生素洗脱包膜（ABE）通过提供组织粘附界面、促进血管化和局部释放抗生素，可全面降低感染风险并便于再次手术。
CIED生物包膜采用猪小肠黏膜下层（SIS）ECM制备，具有生物相容性高、免疫原性低和可降解的特性。其两层穿孔多层结构（4-ply）已衍生出两种FDA批准产品：无抗生素的CanGaroo®和搭载利福平与米诺环素抗生素碟片的EluPro™。这两种产品在临床前和临床研究中均表现出稳定的组织再生性能。
3 Clinical foundation: the HEAL study
包膜材料的选择对长期设备功能和再次手术难度具有重要影响。随着CIED在年轻患者中应用增加，设备更换需求日益增长（电池寿命约6-10年），而每次再手术都会累积感染风险。纤维化封装还可能影响设备功能，例如研究发现使用生物包膜的S-ICD患者其阻抗上升幅度显著减弱（P=0.032），表明其可能抑制纤维囊形成。
HEAL研究（NCT04645173）通过比较既往使用生物包膜、非生物包膜或无包膜患者的再手术情况，揭示了生物包膜的临床优势。该研究对43例患者（11例生物组，15例非生物组，17例无包膜组）进行了囊袋评估。结果显示，生物包膜组在发生器移动难度（降低46%，P=0.02）、导线移动难度（降低41%，P=0.01）和总体操作难度（降低43%，P=0.04）方面均显著优于无包膜组。与非生物组相比也呈现改善趋势。组织学分析显示生物组囊袋胶囊更薄，需行囊膜切除术的病例更少（较非生物组减少83%，P=0.04）。
典型影像显示非生物组和无包膜组的导线常被纤维组织包裹，而生物组设备周围为血管化良好的薄层组织。动物实验进一步证实，生物包膜能使设备移动减少5倍，并通过逐渐吸收和血管化实现设备稳定。案例报道还表明生物包膜甚至可改造现有纤维化囊袋，促进健康组织再生。
4 Proof of concept: gentamycin-soaked bioenvelope as an antibiotic-eluting system
为增强抗感染能力，研究者开发了术前庆大霉素浸泡生物包膜的方法。大样本观察性研究（N=1,102）发现医生倾向对高风险患者使用此方法，经多变量分析显示其可降低3倍感染风险。另一项单中心研究显示抗生素浸泡生物包膜与非生物ABE的感染率无差异，尽管前者用于更高风险患者。
临床前研究证实浸泡式ABE的有效性：体外杀菌实验显示6小时内近全灭菌；动物实验中其对常见CIED病原体可实现≥3-log菌落减少。药物释放呈双相模式，初始爆发后持续释放1-2周。然而该方法存在标准化难题，包括药物浓度、浸泡时间和吸收量等因素可能影响疗效和安全性。
5 Development and preclinical characterization of a bioenvelope with antibiotic-eluting discs
为解决标准化问题，新型ABE采用聚（D,L-乳酸-共-乙醇酸）（PLGA, 50:50）制备的抗生素碟片（含利福平与米诺环素），通过聚二恶烷酮缝线固定于SIS-ECM层间。这种设计在保持ECM孔隙度和生物活性的同时，提供持续约2周的双相抗生素释放。该产品于2024年获FDA批准。
利福平与米诺环素组合对CIED常见病原体（90%为革兰阳性菌如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、MRSA，部分革兰阴性菌如大肠杆菌）具有广谱抗菌活性。生物相容性测试（ISO 10993系列）显示其无细胞毒性、致敏性、刺激性和热原反应，长期植入未见局部或全身不良反应。
在兔模型实验中，ABE对四种常见感染菌株实现完全灭菌和≥6-log菌落减少，所有动物无感染体征。药代动力学显示14天内局部维持高药物浓度而系统暴露极微。改良AATCC 100方法证实即便在药物部分释放后，ABE仍能抵抗105-107 CFU的高菌量攻击，且抗菌活性在12个月货架期内保持稳定。
加速体外洗脱（IVE）方法的开发进一步验证了药物的持续释放性能和批间一致性。除抗生素直接作用外，ECM本身通过促进血管化提供免疫通道，并释放抗菌肽间接抑制感染。局部感染控制对预防系统性感染至关重要，因囊袋感染常是菌血症和导线感染的源头，而老年患者发生系统性感染后长期死亡率显著升高。
6 Conclusions
ECM生物包膜通过促进健康伤口愈合、设备稳定和细菌清除为CIED植入提供全面保护。新一代抗生素洗脱包膜（EluPro™）通过标准化释放利福平与米诺环素，在临床前研究中展现出卓越的安全性和抗菌效能。临床证据表明其能显著简化再手术操作。建议对高风险患者、组织薄弱者及可能需多次手术者考虑使用该产品，未来仍需更多临床研究进一步确立其疗效定位。
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