Vědci vyvinuli měkčí, delší trvající umělé srdce

Nicholas Cohrs a jeho kolegové z laboratoří funkčních materiálů Univerzity ETH Zurich ve Švýcarsku mají novou koncepci toho, co nazývají měkké umělé srdce.

Vyvinutím umělého srdce, které se velmi podobá srdci příjemce, Cohrs a jeho tým doufají, že vytvoří zařízení, které dokáže pacienty udržet naživu léta bez nutnosti další rizikové transplantace.

ReklamaZveřejňovat

Již téměř 50 let chirurgové transplantovali umělé srdce do pacientů, kteří by jinak zemřeli na srdeční selhání.

Tato zařízení jsou vyrobena z plastu a kovu. Mohou udržovat život dny i měsíce, zatímco pacienti čekají na srdce dárce.

V některých případech může být umělá transplantace srdce trvalá a může trvat několik let, ale pravděpodobnost přežití více než čtyři roky je méně než 60 procent. Rekord na nejdelší dobu žijící s umělým srdcem je pět let.

Reklama Komplikace, které mohou nastat u umělé transplantace srdce, zahrnují krvácení, infekci a selhání orgánů.

Společným problémem s umělým srdcem je jejich tendence k umožnění srážení krve kvůli jejich tuhému složení.

ReklamaZveřejňovat

Krevní sraženiny mohou vést k mrtvici.

Pokus o měkký, personalizovaný dotek

Umělé srdce s menší tuhou by mohlo zlepšit průtok krve a snížit pravděpodobnost srážení.

Cohrs a jeho tým zpočátku experimentovali se silikonem, což je látka, která je obecně nereaktivní, stabilní a odolná vůči extrémním podmínkám. Má také několik aplikací v oblasti vědy o životě.

Silikonové srdce bylo navrženo pomocí softwaru založeného na počítači (CAD), který produkuje měkký orgán, který se podobá lidskému srdci ve složení, formě a funkci.

ReklamaZkraje

Pro skutečný transplantační zákrok by se stalo základem designu CT snímku srdce pacienta a zajistilo se jeho těsné uchopení.

K úpravě srdce je zapotřebí, aby se mohl sám pohybovat, včetně komory, která se nafoukne a vyplachuje stlačeným vzduchem.

Ve svých experimentech použil tým Cohrs 3D tiskárnu k vytvoření plastické formy srdce.

Reklama

"Vyrábíme umělé srdce ne přímo 3D tiskem, ale potřebujeme 3D tiskárny, protože není možné vyrábět takové měkké zařízení tradičními výrobními technikami," říká Cohrs."3D vytiskneme záporu srdce a použijeme ho jako formu, kterou se později rozpustí. "

Původně byla forma plnena silikonem, což vedlo k 13-unci srdci - zařízení přibližně o třetinu těžší než průměrné dospělé srdce.

ReklamaZveřejněná inzerce

Po implantaci by byla šití na ventily, tepny a žíly a poháněna přenosným externím pneumatickým ovladačem.

Cohrs a jeho tým vyzkoušeli své silikonové srdce v dubnu 2016 tím, že ho umístili do hybridního falešného cirkulačního stroje. Výsledky ukázaly, že tok krve silikonového srdce napodobuje tok skutečného lidského srdce.

Silikonové srdce však trvalo asi 3 000 srdečních tepů než se protržilo od stresu. Při pokojové srdeční frekvenci o rychlosti 60 tepů za minutu se srdce nezdaří za méně než hodinu.

Reklama

Vědci publikovali své poznatky v časopise Artificial Organs

Pohled za silikonem

Od svých počátečních experimentů se tým Cohrs přepnul ze silikonu na jiné materiály.

ReklamaZveřejňujeme

"Testujeme různé polymery, aby umělé srdce stabilnější a prodloužilo životnost," řekl Cohrs. "Také jsme změnili a optimalizovali geometrii. "

Jejich nejnovější srdce trvá 1 milión srdečních tepů - nebo asi 10 dní života.

Další modifikace zlepší srdce, ačkoli to může být několik desetiletí předtím, než je připraven pro testování v reálném životě.

"Konečným cílem by bylo samozřejmě měkké umělé srdce, které může produkovat fyziologický, přirozený krevní tok, má dostatečnou životnost a nezpůsobuje nežádoucí příhody," uvedl Cohrs. "To, zda je to možné, je stále neznámé, ale s prvními výsledky jsme byli spokojeni. "

" Rozvíjení takového složitého interního umělého implantátu je velmi obtížné a trvá hodně času, "dodal Cohrs. "Nemůžeme opravdu předvídat, kdy bychom mohli mít konečné pracovní srdce, které splňuje všechny požadavky a je připraveno k implantaci. To obvykle trvá roky. "

" Ale s publikací našeho výzkumu jsme představili důkaz o konceptu měkkosti umělé srdeční terapie. "

Proces, který Cohrs a jeho tým využili - využívání jednoduchého CAD softwaru a 3D tisku - by umožnilo rozsáhlou dostupnost personalizovaných umělých srdcí.

Tyto srdce by mohly vydrží déle než dnešní přístroje - možná až 15 let a snad i pro zbytek příjemce.