Bionikus szív segíthet a szívprotézis-tesztelésben
Mérnökök egy csoportja olyan bionikus „szívet” tervez, mely a protéziskamrák és más szívkészülékek tesztelésére alkalmazható majd a jövőben. A szívszövetből készült eszköz egy robot szivattyúzórendszerrel áll összeköttetésben, ennek köszönhetően az igazi szívhez hasonlóan működik.
Ahogyan a világ népességének öregedése felgyorsul, úgy nő a szívbetegek aránya és ezzel együtt a szívprotézisek iránti igény is. A szívkészülékek piaca 2020-ban körülbelül 5 milliárd dollár értékű, és a következő hat évben várhatóan közel 13 százalékkal növekszik – az MIT cikke alapján.
A protetikus szívkamrákat úgy tervezték, hogy egy valódi, egészséges szív működését utánozzák, segítve a vér keringését a testben. Mivel ennek garantálása meglehetősen nehéz feladat, az egyedi eszközöket virtuálisan, majd állatokon is tesztelni kell, mielőtt beültethetővé válnak – kiküszöbölve ezzel az olyan életveszélyes hibákat, mint például a szivárgás.
Megoldás a szívprotézisek gyártásának kihívásaira
Az MIT mérnökei nemzetközi összefogás keretén belül kifejlesztettek egy bionikus „szívet”, amely reálisabb modellt kínál a mesterséges szívkamrák, szelepek és más szívkészülékek kipróbálására.
Az eszköz egy igazi biológiai szív másolata, amelynek kemény izomszövetét lágy robotmátrixszal helyettesítették, ami a buborékcsomagoláshoz hasonlít. A mesterséges izmok orientációja utánozza a szív természetes izomrostjainak mintázatát. Amikor a kutatók távolról felfújják a buborékokat, együtt működnek a belső szív szorításában és elcsavarásában, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy igazi, egész szív dobog, és szivattyúzza a vért.
Ennek az új „biorobotikus hibrid szívnek” köszönhetően a mérnökök gyorsabban próbára tehetik, és finomhangolhatják a terveket, jelentősen csökkentve a szívkészülék fejlesztésének költségeit, ami végső soron a terméket elérhetőbbé teszi.
Hogyan készül a hibrid szív?
Az MIT kutatói először arra gondoltak, hogy egy igazi, működő szívet konzerválnak kémiai úton, majd ezt burkolják be egy lágy robotokból álló mesterséges szövettel, amely képes mozgatni azt. Hamar rájöttek azonban, hogy a testből kiemelve a szívizmok gyorsan megkeményednek, ami problémákat okoz a szerkezet üzemeltetésekor. Ennek kiküszöbölésére hozták létre a megkeményedett izomszövetet helyettesítő anyagot.
A hibrid szívet olyan formába helyezték, amelyet korábban az eredeti teljes szív formája alapján készítettek, a formát szilikonnal töltötték meg, hogy a hibrid szívet egységes burkolatba helyezzék – ezzel lehetővé vált, hogy az igazihoz hasonló formát érhessenek el, miközben sikerült a „robot buborékcsomagolást” szorosan az igazi kamra köré illeszteni.
Ezzel a megoldással elérték, hogy a szintetikus szövet mozgása gond nélkül áramolhasson át a természetes izomrostokba. Amikor a kutatók a természetesen dobogó szívre emlékeztető gyorsasággal pumpáltak levegőt a buborékcsomagolásba, és a bionikus szív válaszát ábrázolták, bebizonyosodott, hogy a valós szervhez hasonló működést sikerült elérniük.
Hegyi Heni/NEW technology