Arată ca o inimă adevărată. Acesta este și scopul primei inimi artificiale complet moale: să imite modelul său natural cât mai fidel posibil. Inima de silicon a fost realizată de către Nicholas Cohrs, doctorand în cadrul grupului condus de Wendelin Stark, profesor de Ingineria Materialelor Funcționale la ETH Zurich. Raționamentul pentru care natura trebuie luată ca model este clar. Pompele de sânge folosite în prezent au multe dezavantaje: piesele lor mecanice sunt sensibile la complicații, în timp ce pacientul nu are un puls fiziologic, și se pare că acest lucru are unele consecințe asupra stării de sănătate

 

„Prin urmare, scopul nostru este de a dezvolta o inimă artificială care are aproximativ aceeași dimensiune ca inima naturală a pacientului, și care imită inima umană cât mai îndeaproape posibil, atât în ceea ce privește forma, cât și funcția“, conform domnului Cohrs. Un model de inimă artificială care să funcționeze bine este foarte necesar: aproximativ 26 de milioane de oameni din întreaga lume suferă de insuficiență cardiacă. În același timp, există o criză în domeniul transplantului cardiac, cauzată de lipsa inimilor donatoare. Pompele de sânge artificial ajută prin faptul că măresc perioada în care pacientul poate aștepta până când primește o inima donatoare sau până își revine propria sa inimă.

Inima artificială moale este făcută din silicon, folosindu-se imprimarea 3D, prin tehnica de turnare de tip ”ceară pierdută”; cântărește 390 de grame și are un volum de 679 centimetri cubi. „Este un monobloc de silicon cu o structură internă complexă“, explică domnul Cohrs. Această inimă artificială are un ventricul drept și un ventricul stâng, la fel ca o inimă umană reală, deși acestea nu sunt separate de un sept, ci de o cameră suplimentară. Această cameră se poate umfla și dezumfla, cu aer sub presiune, și are scopul de a pompa fluidul din camerele cu sânge, înlocuind astfel contracția musculară a inimii umane.

Cercetarea  merge într-o nouă direcție

Anastasios Petrou, doctorand al Product Development Group din Zurich, condus de profesorul Mirko Meboldt, a evaluat funcționarea acestei inimi artificiale moale. Tinerii cercetători tocmai ce au publicat rezultatele experimentelor efectuate, în revista științifică Artificial Organs.

Aceștia au demonstrat că inima artificială moale funcționează și se mișcă, în principiu, în același fel ca și o inimă umană. Cu toate acestea, mai este o problemă de rezolvat: inima rezistă până la aproximativ 3.000 de bătăi, până în prezent, ceea ce corespunde unei durate de activitate de o jumătate, până la trei sferturi de oră. După aceea, materialul nu mai rezistă tensiunii de lucru. Domnul Cohrs explică: „Acum am făcut un simplu test de fezabilitate. Scopul nostru nu a fost să prezentăm o inimă gata de implant, ci să mergem într-o nouă direcție în dezvoltarea de inimi artificiale.“ Desigur, rezistența materialului la tensiune și funcționarea inimii trebuie îmbunătățite foarte mult.

Inima de la Zurich care îi reunește pe cercetători

Domnii Cohrs și Petrou s-au întâlnit în cadrul Zurich Heart Project, un proiect pilot al Universității de Medicină din Zurich, care reunește 20 de grupuri de cercetare din diverse discipline și instituții de la Zurich și Berlin. O parte a efortului de cercetare se concentrează pe îmbunătățirea pompelor de sânge actuale, cum ar fi posibilitatea de a reduce alterarea sângelui, indusă de părțile mecanice ale pompei. Alte puncte de interes se referă la cercetarea unor membrane extrem de elastice sau a suprafețelor mai biocompatibile decât cele folosite în prezent. Această activitate se dezvoltă în strânsă colaborare cu medicii din Zurich și Berlin.

De asemenea, schimburile de idei dintre cercetători au ajutat la dezvoltarea acestui proiect secundar realizat de Zurich Heart. Doctoranzi de la Product Development Group din Zurich care lucrează pentru dezvoltarea noilor tehnologii în materie de pompe de sânge, au realizat un mediu de testare ce poate simula sistemul cardiovascular uman. Cercetătorii care au realizat inima de silicon au beneficiat de acest mediu de testare în procesul de dezvoltare a proiectului, precum folosirea unui fluid cu o vâscozitate comparabilă cu a sângelui uman. „În prezent, sistemul nostru este, probabil, unul dintre cele mai bune din lume“, a afirmat domnul Petrou cu mândrie.

Cercetarea cardiacă reprezintă un domeniu atrăgător, iar  Cohrs și Petrou își doresc amândoi să activeze mai departe în acest domeniu. „Fiind la bază inginer mecanic, nu aș fi crezut vreodată că voi ține o inimă moale în mâini. Sunt foarte încântat de acest domeniu de cercetare și aș dori foarte mult să continui să lucrez la dezvoltarea unor inimi artificiale“, a mai declarat Dr. Petrou.

(ETH Zurich)