Pierwsza na świecie drukowana 3D, elastyczna proteza serca

0

Wyższość urządzeń protetycznych, tworzonych w oparciu o koncepcje tzw. „miękkich robotów” polega na dużo wierniejszym oddaniu struktury tkanek niż w przypadku materiałów polimerowych czy metalowych. Dotychczas stosowane sztuczne komory serca, wykonywane ze sztywnych tworzyw syntetycznych, są problematyczne w trakcie integracji z organizmem biorcy czy kontakcie z substancjami fizjologicznymi (środowisko silnie korozyjne). Co więcej, nie naśladują również anatomicznych skurczów mięśnia sercowego, przez co ich praca nie jest wystarczająco efektywna.

Rozwiązanie tego problemu udało się opracować zespołowi badawczemu z Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu (ETH Zurich) – jako pierwsi stworzyli silikonowe serce, imitujące ruchy pracującego serca. Mechanizm pompujący zastosowany w tym projekcie pozwolił na odtworzenie cyklu pracy na około 3000 cyklów, co przekłada się na 30-45 minut ciągłej pracy.

Prowadzone badania dotyczą jak na razie czysto teoretycznej koncepcji protetycznego zamiennika serca – zanim implant będzie gotowy do wszczepu musi przejść szereg poprawek oraz testów dowodzących jego niezawodności. Naukowcy zdecydowali się na wykorzystanie technologii przyrostowych w procesie tworzenia elastycznej struktury, aby jak najdokładniej oddać geometrię organu.

Sztuczne serce zostało zaprojektowane jako jedna część, co wyklucza konieczność łączenia poszczególnych elementów. Co ważne, mniejsza liczba połączeń i załamań na powierzchni implantu, skutkuje niższym ryzykiem tworzenia skrzepów, które mogą prowadzić do niebezpiecznego zamknięcia światła naczyń krwionośnych. Otrzymany implant cechuje się objętością 679 centymetrów sześciennych – jego waga to ok. 390 gram.

Nicholas Cohrs, doktorant z grupy badawczej ETH, przyznaje, że głównym celem było opracowanie sztucznego organu jak najbardziej zbliżonego do anatomicznego kształtu jak i pełnionych funkcji. Wszczep, w przeciwieństwie do ludzkiego serca, wyposażony jest w trzecią komorę, która jest odpowiedzialna za wywoływanie skurczu – napełnia się powietrzem, pomagając pozostałym komorom w ciągłym pompowaniu płynu. Pierwsze testy zostały przeprowadzone z użyciem płynu o lepkości porównywalnej do ludzkiej krwi, w środowisku testowym, symulującym warunki panujące w układzie krwionośnym.

Zastosowanie, po raz pierwszy biokompatybilnego materiału silikonowego może płynąć na rozwój wykonywania nowych sposobów wykonywania sztucznych komór serca – zarówno w formie stałych wszczepów jak i rozwiązań tymczasowych. Jak zapowiadają inżynierowie z ETH prace nad rozwojem projektu na pewno będą kontynuowane, tak aby w przyszłości otrzymać elastyczne, całkowicie funkcjonalne serce.

Źródło: 3dres.org

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.

Rozmowa
z Cedrykiem
?