Tutkijat Sveitsin tutkijat kehittävät pehmeämpää ja kestävämpiä keinotekoisia sydänsymboleita

Nicholas Cohrs ja hänen työtovereitaan Sveitsin ETH Zürichin yliopiston toiminnallisessa materiaalilaboratoriossa ovat uusi konsepti sille, mitä he kutsuvat pehmeäksi keinotekoiseksi sydämeksi.

Kehittämällä keinotekoista sydäntä, joka muistuttaa läheisesti vastaanottajan omaa sydäntä, Cohrs ja hänen tiiminsä toivovat voivansa luoda potilaan, joka voi pitää potilaat elossa vuosikausia tarvitsematta tarvetta toiseen riskialttiiseen siirtoleikkaukseen.

MainosMainos

Kirjoilla on lähes 50 vuotta siirretty keinotekoinen sydän potilaisiin, jotka muutoin kuolevat sydämen vajaatoiminta.

Nämä laitteet on valmistettu muovista ja metallista. He voivat ylläpitää elämää päiviä ja jopa kuukausia, kun taas potilaat odottavat luovuttajien sydämiä.

Joissakin tapauksissa keinotekoinen sydämensiirto voi olla pysyvä ja kestää useita vuosia, mutta yli neljän vuoden eloonjäämisen todennäköisyys on alle 60 prosenttia. Pitkäikäinen kirja, jossa on keinotekoinen sydän, on viisi vuotta.

Mainos

Keinotekoisesta sydämensiirrosta mahdollisesti esiintyvät komplikaatiot sisältävät verenvuotoa, infektiota ja elinpotilaita.

Keinotekoisten sydämien tavallinen ongelma on niiden taipumus sallia veren hyytyminen niiden jäykkän koostumuksen vuoksi.

MainosMainos

Verihyytymät voivat johtaa aivohalvauksiin.

Pehmeä, persoonallinen kosketus

Keinotekoinen sydän, jolla on vähemmän jäykkyyttä, voisi parantaa verenkiertoa ja vähentää hyytymismahdollisuuksia.

Aluksi Cohrs ja hänen ryhmänsä kokeilivat silikonia, joka on yleensä epäreagoiva, vakaa ja kestävä äärimmäisissä ympäristöissä. Siellä on myös useita elämäntieteellisiä sovelluksia.

Silikoni-sydän on suunniteltu tietokoneavusteisella suunnitteluohjelmalla (CAD), joka tuottaa ihmisen sydämelle muistuttavan pehmeän uran koostumukseltaan, muodoltaan ja toiminnaltaan.

MainosMainos

Varsinainen elinsiirto, potilaan sydän CT-skannaus muodostavat suunnittelun perustan ja varmistavat, että se on hyvin sopiva.

Sydämen suunnittelumuutoksia tarvitaan, jotta se voi liikkua yksinään, mukaan lukien kammio, joka täyttää ja purkautuu paineenalaisella ilmalla.

Cohrsin tiimissä käytettiin kokeissaan 3D-tulostinta, jolla luotiin sydämen muovimuotti.

Mainos

"Teemme keinotekoisen sydämemme suoraan 3D-tulostuksella, mutta tarvitsemme 3D-tulostimia, koska tällaista pehmeää laitetta ei ole mahdollista valmistaa perinteisillä valmistusmenetelmillä", Cohrs sanoo."Me 3D-tulostamme negatiivisen sydämen ja käytämme sitä muotina, jota myöhemmin hajotamme. "

Aluksi muotti täytettiin silikonilla, mikä johti 13 unssin sydämeen - laite, joka oli noin kolmasosa raskaampi kuin keskimääräinen aikuinen sydän.

MainosMainos

Istutettuina se olisi ommeltu venttiileihin, valtimoihin ja laskimoihin, ja se on kannettava, ulkoinen pneumaattinen kuljettaja.

Cohrs ja hänen tiimimme testasivat silikoniksensa huhtikuussa 2016 asettamalla ne hybridin pilkkaavaan liikkeeseen. Tulokset osoittivat, että silikoni-sydämen veren virtaus jäljitteli todellisen ihmisen sydämen.

Silikoni-sydän kesti kuitenkin noin 3 000 sydämen lyöntiä ennen stressin puhkeamista. Lepäävällä sydänkerroksella 60 lyöntiä minuutissa sydän epäonnistuisi alle tunnissa.

Mainos

Tutkijat julkaisivat havaintojaan Artificial Organs -lehdessä

Silikonia silmälläpitäen

Cohrs-tiimi on siirtynyt silikonista muihin materiaaleihin alustavien kokeidensa jälkeen.

AdvertisementAdvertisement

"Testaamme erilaisia ​​polymeerejä keinotekoisen sydämen vakauden lisäämiseksi ja eliniän lisäämiseksi", Cohrs sanoi. "Muutimme myös geometriaa ja optimoimme sen. "

Heidän viimeisimmän sydämensä kestää 1 miljoonaa sydämenlyöntiä - eli noin 10 päivää elämän arvosta.

Muut muutokset parantavat sydäntä, vaikka se voi olla vuosikymmeniä ennen kuin yksi on valmis tosielämän testaukseen.

"Perimmäinen tavoite olisi luonnollisesti pehmeä keinotekoinen sydän, joka voi tuottaa fysiologisen, luonnollisen verenkierron, jolla on riittävä elinikä ja ei aiheuta haittavaikutuksia", Cohrs sanoi. "Onko tämä mahdollista, ei tiedetä vielä, mutta olimme tyytyväisiä ensimmäisiin tuloksiin. "

" Tällaisen monimutkaisen sisäisen keinotekoisen implantin kehittäminen on erittäin vaikeaa ja vie paljon aikaa ", Cohrs lisäsi. "Emme voi todella ennustaa, milloin meillä olisi lopullinen työ sydän, joka täyttää kaikki vaatimukset ja on valmis implantointiin. Tämä kestää yleensä vuosia. "

" Mutta julkaisemalla tutkimuksemme esittelemme keinotekoisen sydämen hoidossa olevan pehmeyden perustan. "

Prosessi Cohrs ja hänen tiiminsä ovat käyttäneet - hyödyntäen yksinkertaista CAD-ohjelmistoa ja 3D-tulostusta - voisivat mahdollistaa henkilökohtaisen keinotekoisen sydämen laajamittaisen saatavuuden.

Nämä sydämet puolestaan ​​voivat kestää kauemmin kuin nykyiset laitteet - ehkä jopa 15 vuotta, ja toivottavasti loput vastaanottajan elämästä.