L'insufficienza cardiaca è un grave problema che affligge circa 26 milioni di persone in tutto il mondo. Solo negli Stati Uniti, circa 6.5 milioni di persone soffrono di insufficienza cardiaca e il numero è proiettato a salire a 8 milioni da 2030, secondo l' American Heart Association. Quando l'insufficienza cardiaca raggiunge lo stadio finale, il trapianto di cuore può essere l'unico trattamento efficace.
Sfortunatamente, c'è una carenza di cuori dei donatori. Mentre più di 5,000 I trapianti di cuore si svolgono in tutto il mondo ogni anno, il numero di candidati di trapianto approvati è stimato a più di 50,000. Inoltre, molte altre persone che hanno bisogno di un nuovo cuore sono Non considerato e approvato Come candidati al trapianto per età avanzata, storia del cancro o altre pre-condizioni. Di conseguenza, molti ricevono Dispositivi di assistenza ventricolare (Pompe a cuore). Altri muoiono in attesa di un trapianto di cuore.
La necessità di un cuore artificiale ben funzionante è quindi fondamentale.
Ora, ricercatori Dalla ETH Zurigo Laboratorio dei materiali funzionali Hanno una soluzione potenziale. Loro hanno sviluppato Un cuore artificiale morbido che guarda e batte, come un vero cuore.
Il morbido cuore artificiale è stato creato da un singolo blocco di silicone, utilizzando un metodo di stampa 3D che ha permesso ai ricercatori di creare una complessa struttura interna.
Come un cuore umano, ha un ventricolo destro e uno sinistro. Ma a differenza di un cuore umano, in cui i due ventricoli sono separati da un setto (parete del muscolo), i ventricoli destro e sinistro in questo morbido cuore artificiale sono separati da un'ulteriore camera. Questa camera imita la contrazione muscolare del cuore umano; si riempie e si sgonfia per creare l'azione di pompaggio.
Il creatore di questo cuore artificiale morbido è Nicholas Cohrs, Uno studente di dottorato presso il laboratorio dei materiali funzionale ETH, guidato da Wendelin Stark, professore all'ETH Institute for Chemical and Bioengineering e chair in Functional Materials Engineering.
Il team di ricerca include anche Anastasios Petrou, Un dottorando all'ETH Gruppo di sviluppo del prodotto, Che ha condotto le prove di questo morbido cuore artificiale.
Il test del cuore del prototipo mostra che funziona e si muove come un cuore umano. È limitato ai battiti 3,000 (circa 30-45 minuti) per ora, quindi non è pronto per l'impianto.
"Questo era semplicemente un test di fattibilità", ha affermato Cohrs in una nota.
"Il nostro obiettivo non era quello di presentare un cuore pronto per l'impianto, ma di pensare a una nuova direzione per lo sviluppo di cuori artificiali".
La ricerca è pubblicato Negli organi artificiali.
Cosa ha ispirato lo sviluppo del cuore artificiale morbido?
La rete universitaria (TUN) ha parlato con Cohrs per scoprire.
"Siamo venuti con l'idea di un cuore tenero dalla natura", ha detto Cohrs.
Il mio capo Prof. Stark si è seduto con il Prof. Volkmar Falk, ora a capo della chirurgia del Deutsches Herzzentrum Berlino (German Heart Center Berlin), e ha appreso delle pompe artificiali di sangue ".
Le pompe del sangue, purtroppo, hanno diversi inconvenienti.
"Sono macchine rigide, che danno un flusso sanguigno continuo, che non ha nulla a che fare con il cuore umano nativo", ha detto Cohrs.
"Pertanto, ci sono molti problemi associati come l'emolisi e la trombosi. Hanno pensato a come è possibile dare un cuore artificiale più naturale e hanno avuto l'idea di un cuore tenero. Quindi, l'idea principale proviene davvero dalla natura stessa, o come copiare al meglio la funzionalità della natura. "
Una volta concepita l'idea, Cohrs e il suo team hanno impiegato circa 1.5 anni per sviluppare il cuore artificiale morbido.
"In collaborazione con i medici, abbiamo progettato il cuore sul computer utilizzando la scansione TC di un cuore umano reale", ha affermato Cohrs.
"Abbiamo stampato lo stampo e prodotto il cuore. La difficoltà era trovare una guida corretta per il cuore, montare le valvole cardiache, ecc .: le cose più piccole. Anche i test hanno richiesto più tempo di quanto ci aspettassimo. In totale, forse 1.5 ha passato anni dall'idea di aver testato il cuore sul banco di prova. "
Ora che il prototipo è stato testato con successo, il team di ricerca lavorerà sull'ottimizzazione.
"Abbiamo bisogno di migliorare significativamente la durata della vita provando un nuovo materiale e l'ottimizzazione della geometria per avere un cuore, che siamo fiduciosi di impiantare", ha affermato Cohrs.
Cohrs trova il progetto attraente ed è motivato a migliorarlo.
"Mi piace molto il mio progetto, perché posso lavorare in un team interdisciplinare con persone che sanno davvero, di cosa stanno parlando", ha detto.
"Ovviamente è anche molto motivante lavorare su qualcosa, che colpisce davvero le persone e si spera che un giorno possa migliorare la vita di molti pazienti che soffrono di questa malattia".
