Επιστήμονες του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT) κατασκευάζουν τρισδιάστατες τυπωμένες ανθρώπινες καρδιές, προκειμένου να βελτιώσουν τις χειρουργικές επεμβάσεις αντικατάστασης βαλβίδων. Τα συγκεκριμένα 3D μοντέλα αναπτύσσονται με στόχο να σωθούν όσο το δυνατόν περισσότερες ζωές.
Οι καρδιές αυτές μιμούνται τη ροή του αίματος, προσαρμόζονται στην πίεση των ασθενών και -κατ’ επέκταση- επιτρέπουν στους χειρουργούς να βελτιώσουν τις διαδικασίες αντικατάστασης της βαλβίδας, επιλέγοντας την καλύτερη δυνατή εφαρμογή τους.
Οι ανταλλακτικές καρδιακές βαλβίδες χρησιμοποιούνται όταν η φυσική βαλβίδα ενός ατόμου είναι άρρωστη ή κατεστραμμένη, εμποδίζοντας την καρδιά να λειτουργεί όπως θα έπρεπε. Η αποφυγή «αστοχίας» στην καρδιά θα μπορούσε να εξαλείψει την ανάγκη οι ασθενείς να υποστούν πολλαπλές επικίνδυνες χειρουργικές επεμβάσεις στη διάρκεια της ζωής τους.
Η ανάπτυξη των συγκεκριμένων καρδιών θα έχει και οικονομικό αντίκτυπο. Η αγορά προσθετικών καρδιακών βαλβίδων είχε αξία σχεδόν 7 δισ. δολαρίων το 2021, αλλά αναμένεται να υπερδιπλασιαστεί την επόμενη δεκαετία, καθώς ο πληθυσμός γερνάει.
Ειδικοί στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT), την κλινική του Κλίβελαντ και άλλα ιδρύματα, ανέπτυξαν τις τεχνητές καρδιές για 15 ασθενείς με στένωση αορτής, μια πάθηση που εμποδίζει τη σωστή ροή του αίματος.
Η καρδιά του κάθε ανθρώπου περιέχει τέσσερις βαλβίδες που εμποδίζουν το αίμα να ρέει προς τα πίσω με κάθε χτύπημα. Έτσι, επιτρέπει μια σταθερή παροχή οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών στον οργανισμό.
Αλλά στην αορτική στένωση, η βαλβίδα μεταξύ του κάτω αριστερού θαλάμου -της κοιλίας- και της κύριας αρτηρίας -της αορτής- στενεύει και δεν ανοίγει πλήρως. Αυτό οδηγεί την αριστερή κοιλία στην ανάγκη να εργάζεται σκληρότερα, προκαλώντας πόνο στο στήθος και μπορεί επίσης να παράγει αίμα πλούσιο σε οξυγόνο που να ρέει προς τα πίσω στους πνεύμονες.
Οι γιατροί στο MIT ελπίζουν ότι η καρδιά τους θα μπορούσε να κατασκευαστεί για κάθε ασθενή, ώστε να δοκιμάσουν ποια βαλβίδα θα λειτουργούσε καλύτερα σε κάθε περίπτωση.
Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στη θεραπεία άλλων ασθενών, όπως εκείνων με συγγενή καρδιοπάθεια.
Ομοίως, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στην ανάπτυξη νέων θεραπειών, καθώς και στην εκπαίδευση μελλοντικών γιατρών.
Ο Δρ. Luca Rosalia, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πρόγραμμα MIT–Harvard, είπε στη DailyMail ότι το αντίγραφο χρειάζεται περίπου μία ημέρα για να κατασκευαστεί. Ωστόσο, δεν ήταν ξεκάθαρος για το κόστος.
Το μοντέλο, που αποκαλύφθηκε αυτή την εβδομάδα στο Science Robotics, αναπτύχθηκε βάσει των εικόνων που είχαν οι καρδιές 15 ασθενών με στένωση αορτής. Οι εικόνες από το κύριο ζωτικό ανθρώπινο όργανο μετατράπηκαν σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο με τη χρήση πολυμερούς μελανιού.
Εφαρμόστηκαν επίσης ελαστικά φύλλα για να επιτρέψουν στο αντίγραφο να διαστέλλεται και να συστέλλεται, ακριβώς όπως μια πραγματική καρδιά. Επίσης, εφαρμόστηκε ένας άκαμπτος σκελετός για να διασφαλιστεί ότι θα διατηρήσει το σχήμα του.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τα μηχανήματα και για να εκτυπώσουν ένα τρισδιάστατο μοντέλο της αορτής του ασθενούς. Αυτό περιελάμβανε τη βαλβίδα που είχε στενέψει ή ήταν μερικώς κλειστή.
Μόλις δημιουργήθηκε, η καρδιά συνδέθηκε με ένα σύστημα που αντλεί αέρα μέσα και έξω, μιμούμενο τη ροή του αίματος σε έναν ασθενή με στένωση αορτής. Στη συνέχεια δοκίμασαν την εφαρμογή διαφορετικών βαλβίδων στο μοντέλο, για να μετρήσουν πώς άλλαξε η ροή.
Ερωτηθείς εάν αυτό το μοντέλο έφερε τους επιστήμονες πιο κοντά στην κατασκευή μιας τρισδιάστατης καρδιάς που θα μπορούσε να μεταμοσχευθεί σε ασθενείς, ο κ. Rosalia είπε ότι, πράγματι, αυτό συνέβη.
«Μερικά από τα μαλακά ρομποτικά στοιχεία του περιβλήματος θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την υποστήριξη της καρδιακής λειτουργίας σε ασθενείς με στένωση αορτής» είπε, και πρόσθεσε: «Αλλά, η δουλειά μας είναι προκλινική».
«Αυτό είναι ένα μοντέλο, αλλά οραματιζόμαστε να κατασκευάζεται για κάθε ασθενή… Υπάρχει μεγάλη ανάγκη να έχουμε ένα μοντέλο που να είναι εξειδικευμένο για κάθε ασθενή και να μπορεί να προσομοιώνει περιπτώσεις όπου υπάρχει ανωμαλία στη μορφολογία της αορτικής βαλβίδας», είπε.
πηγή
