Невероятен пробив в медицината: сърце-биоробот изпомпва изкуствена кръв и имитира сърдечния ритъм
Преди новите медицински техники да бъдат употребявани при хората, се организират проби върху сърдечни симулатори и животни. Сърдечните симулатори обаче имат лимитирана акуратност и къс период на валидност (2-4 часа), а проучванията върху животни са скъпи и лишават доста време. Сега учените оферират по-евтин способ със период на валидност от няколко месеца. Чрез съчетание на биологично сърце и силиконова роботизирана помпа откривателите са основали сърце-биоробот, което бие като същинско, с акцент върху клапата от лявата страна на сърцето. Симулаторът на сърдечната клапа имитира структурата, функционалността и придвижването на човешкото сърце, като разрешава на хирурзите да тестват разнообразни интервенции, до момента в който събират данни в действително време.
Изследователите са се фокусирали върху митралната регургитация – положение, при което клапата сред левите камери на сърцето не се затваря вярно, което води до пропусклива сърдечна клапа, при която кръвта може да тече в противоположна посока. Състоянието, от което страдат 24,2 милиона души по света, може да аргументи зной, отичане на крайниците и сърдечна непълнота. Предвид сложността на структурата на клапата, интервенциите за поправяне на това положение са доста комплицирани, което акцентира нуждата от ефикасна технология и прецизни хирургични техники.
За да схванат по-добре по какъв начин действа митралната клапа при крепко положение и при заболяване, изследователският екип е създал биороботичен модел на сърце, основан на свинско сърце. Изследователите са заменили сърдечния мускул в лявата камера с мека, задвижвана от въздух роботизирана помпена система, направена от силикон. Този изпълнен с въздух модел възпроизвежда свиването и съкращаването на сърцето, като дейно изпомпва изкуствена кръв през кръвоносната система и имитира ритмичното стесняване на биологичното сърце.
Когато екипът развалил митралната клапа в сърцето на биоробота, то посочило признаци на пропусклива сърдечна клапа. След това екипът помолил кардиохирурзите да отстранят повредата, като употребяват три метода: да фиксират движещата се тъкан на крилото на клапата с изкуствени хорди, да заменят клапата с протеза и да присадят устройство, което да помогне за затварянето на крилото на клапата.
И трите процедури били сполучливи – кръвното налягане, кръвният поток и сърдечната функционалност се нормализирали. Друг доста значим миг е, че по време на интервенцията откривателите са могли да събират нужните данни в действително време. Моделът е бил съчетаем със сегашните технологии за визуализация, употребявани в клиниките. В биороботичното сърце изкуствената кръв е транспарантна, което разрешава директното визуализиране на процеса.
„ Симулаторът има голямо преимущество като проучвателен инструмент за тези, които учат другите положения на сърдечните клапи и интервенции. Той може да служи като платформа за образование по хирургия за лекари, студенти по медицина и стажанти, както и да разреши на инженерите да изследват нови структури и даже да помогне на пациентите да схванат по-добре личното си заболяване и евентуалните лекувания “, споделя старшият създател и биомедицински инженер Елън Рош от Масачузетския софтуерен институт.
Екипът възнамерява да усъвършенства биороботичното сърце, да понижи времето за произвеждане и да усили периода на валидност. Вместо да употребяват свинско сърце, те изследват и технологията за 3D принтиране, с цел да пресъздадат синтетично човешко сърце за системата. Работи се и върху биороботичното възстановяване на свинските сърца, предопределени за трансплантация за хора, които към този момент не са доста сполучливи и човешкият организъм отхвърля истинското свинско сърце. Навярно след една-две години ще стартират трансплантациите на усъвършенстваните по този метод сърца.
