Forskere udvikler sofere, længerevarende kunstig hjerte
Indholdsfortegnelse:
- Cohrs og hans team eksperimenterede oprindeligt med silikone, et stof, der generelt er ikke-reaktivt, stabilt og modstandsdygtigt overfor ekstreme miljøer. Det har også flere life science applikationer.
- AnnonceAdvertisement
Nicholas Cohrs og hans kolleger på laboratoriet for funktionelle materialer i ETH Zürich Universitet i Schweiz har et nyt koncept for, hvad de kalder et blødt kunstigt hjerte.
Ved at udvikle et kunstigt hjerte, der ligner en modtagers eget hjerte, håber Cohrs og hans team på at skabe en enhed, der kan holde patienterne i live i mange år uden at have brug for en anden risikabel transplantation. I næsten 50 år har kirurger transplanteret kunstige hjerter til patienter, der ellers ville dø af hjerteinsufficiens.
Disse enheder er lavet af plast og metal. De kan opretholde livet i dage og endda måneder, mens patienterne afventer donorhjerter.
I nogle tilfælde kan en kunstig hjerte-transplantation være permanent og kunne vare i flere år, men sandsynligheden for at overleve over fire år er mindre end 60 procent. Tallet for længst lever med et kunstigt hjerte er fem år.Annonce
Komplikationer, der kan opstå ved en kunstig hjerte-transplantation, omfatter blødning, infektion og organsvigt.
Et almindeligt problem med kunstige hjerter er deres tendens til at tillade blod at størkne på grund af deres stive sammensætning.
AnnonceAdvertisementBlodpropper kan føre til slagtilfælde.
Prøv et blødt personlig touchEt kunstigt hjerte med mindre stivhed kan så forbedre blodgennemstrømningen og mindske chancerne for koagulation.
Cohrs og hans team eksperimenterede oprindeligt med silikone, et stof, der generelt er ikke-reaktivt, stabilt og modstandsdygtigt overfor ekstreme miljøer. Det har også flere life science applikationer.
"Selvfølgelig er silikone et kunstigt materiale, som ikke er menneskeligt væv og kan ikke direkte ligne det," fortalte Cohrs Healthline. "Det er dog et blødt materiale og kan i en vis grad efterligne materialegenskaberne af humant væv. Vi bruger det, fordi det er et etableret materiale til implantater og tilgængelig fra mange forskellige leverandører. "
Silikonet hjerte blev designet ved hjælp af computerassisteret design (CAD) software, der producerer et blødt organ, der ligner det menneskelige hjerte i sammensætning, form og funktion.AnnonceAdvertisement
For en faktisk transplantation vil en CT-skanning af patientens hjerte danne grundlaget for designet, så det sikres, at den passer tæt.
Designændringer på hjertet er nødvendige for at det skal kunne bevæge sig selv, herunder et kammer, der blæser og deflates med trykluft.Cohrs 'team brugte i deres eksperimenter en 3D-printer til at skabe en plastform i hjertet.
Annonce
"Vi fremstiller vores kunstige hjerte ikke direkte ved 3D-udskrivning, men vi har brug for 3D-printere, fordi det ikke er muligt at fremstille en så blød enhed med traditionelle fremstillingsmetoder," siger Cohrs."Vi 3D udskriver et negativt af hjertet og bruger det som en form, som vi senere opløses. "
Formen blev oprindeligt fyldt med silikone, hvilket resulterede i et 13 ounce hjerte - en anordning ca. en tredjedel tungere end gennemsnittet voksenhjerte.AnnonceAdvertisement
Ved implantering suges den til ventiler, arterier og vener og drives af en bærbar ekstern pneumatisk driver.
Cohrs og hans team testede deres silikonehjerte i april 2016 ved at placere det i en hybrid mock cirkulationsmaskine. Resultaterne viste, at blodstrømmen i silikonehjertet lignede det virkelige menneskelige hjerte.Men silikonehjerret varede omkring 3.000 hjerteslag, før de sprængte fra stress. Ved et hvilende hjertefrekvens på 60 slag pr. Minut vil hjertet svigte om mindre end en time.
Annonce
Forskerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Kunstige Organer
Ser ud over SilikoneSiden deres første forsøg har Cohrs 'team skiftet fra silicone til andre materialer.
AnnonceAdvertisement
"Vi tester forskellige polymerer for at gøre det kunstige hjerte stabilt og forøge levetiden," sagde Cohrs. "Vi har også ændret og optimeret geometrien. "
Deres nyeste hjerte varer 1 million hjerteslag - eller ca. 10 dages værd af livet.Yderligere modifikationer vil forbedre hjertet, selvom det kan være årtier, før man er klar til virkelighedstest.
"Vores ultimative mål ville naturligvis være et blødt kunstigt hjerte, der kan producere en fysiologisk, naturlig blodgennemstrømning, har en tilstrækkelig levetid og ikke forårsage uønskede hændelser," sagde Cohrs. "Uanset om dette er muligt, er det stadig ukendt, men vi var tilfredse med de første resultater. "
" Udvikling af et sådant komplekst internt kunstigt implantat er meget vanskeligt og tager meget tid, "tilføjede Cohrs. "Vi kan ikke rigtig forudsige, hvornår vi kunne få et endeligt fungerende hjerte, som opfylder alle krav og er klar til implantation. Dette tager normalt år. "
" Men med offentliggørelsen af vores forskning fremlagde vi et proof of concept for blødhed i kunstig hjertebehandling. "
Processen Cohrs og hans team har brugt - udnytte simpel CAD-software og 3D-udskrivning - kunne give mulighed for udbredt tilgængelighed af personlige kunstige hjerter.
Disse hjerter kunne igen vare længere end dagens udstyr - måske så meget som 15 år og forhåbentlig for resten af modtagerens liv.
