Herzinsuffizienz ist ein großes Problem, an dem weltweit rund 26 Millionen Menschen leiden. Allein in den USA leiden etwa 6.5 Millionen Menschen an Herzinsuffizienz, und es wird projiziert, dass die Zahl von 8 auf 2030 Millionen ansteigt. nach dem American Heart Association. Wenn die Herzinsuffizienz das Endstadium erreicht, kann eine Herztransplantation die einzig wirksame Behandlung sein.
Leider mangelt es an Spenderherzen. Während mehr als 5,000 Jedes Jahr finden weltweit Herztransplantationen statt. Die Zahl der zugelassenen Transplantationskandidaten wird auf über 50,000 geschätzt. Was mehr ist, sind viel mehr Leute, die ein neues Herz benötigen nicht berücksichtigt und genehmigt als Transplantationskandidaten aufgrund des fortgeschrittenen Alters, der Krebsgeschichte oder anderer Vorbedingungen. Folglich erhalten viele ventrikuläre Hilfsvorrichtungen (Herz pumpt). Andere sterben und warten auf eine Herztransplantation.
Die Notwendigkeit eines gut funktionierenden künstlichen Herzens ist daher von entscheidender Bedeutung.
Nun, Forscher von der ETH Zürich Labor für funktionelle Materialien habe eine mögliche Lösung. Sie haben entwickelt ein weiches künstliches Herz, das aussieht und schlägt wie ein echtes Herz.
Das weiche künstliche Herz wurde aus einem einzigen Silikonblock unter Verwendung einer 3D-Druckmethode hergestellt, mit der die Forscher eine komplexe innere Struktur erzeugen konnten.
Wie ein menschliches Herz hat es einen rechten und einen linken Ventrikel. Im Gegensatz zu einem menschlichen Herzen, bei dem die beiden Ventrikel durch ein Septum (Muskelwand) getrennt sind, sind die rechten und linken Ventrikel in diesem weichen künstlichen Herzen durch eine zusätzliche Kammer getrennt. Diese Kammer ahmt die Muskelkontraktion des menschlichen Herzens nach; es füllt sich und entleert sich, um die Pumpwirkung zu erzeugen.
Der Schöpfer dieses weichen künstlichen Herzens ist Nicholas Cohrs, Doktorandin am ETH-Labor für Funktionsmaterialien, geleitet von Wendelin StarkProfessor am ETH-Institut für Chemie und Bioingenieurwesen und Lehrstuhl für Funktionale Werkstofftechnik.
Das Forschungsteam umfasst auch Anastasios PetrouDoktorandin an der ETH Produktentwicklungsgruppe, der die Prüfung dieses weichen künstlichen Herzens leitete.
Der Test des Prototypherzens zeigt, dass es funktioniert und sich wie ein menschliches Herz bewegt. Derzeit ist es auf 3,000-Beats (ca. 30-45-Minuten) beschränkt, sodass es nicht für die Implantation bereit ist.
"Dies war einfach eine Machbarkeitsprüfung", sagte Cohrs in einer Erklärung.
"Unser Ziel war es nicht, ein implantationsfertiges Herz vorzustellen, sondern über eine neue Richtung für die Entwicklung künstlicher Herzen nachzudenken."
Die Forschung ist veröffentlicht in künstlichen Organen.
Was hat die Entwicklung des weichen künstlichen Herzens inspiriert?
Das University Network (TUN) sprach mit Cohrs, um dies herauszufinden.
"Wir hatten die Idee eines weichen Herzens aus der Natur", sagte Cohrs.
„Mein Chef Prof. Stark hat sich mit Prof. Volkmar Falk zusammengesetzt, dem heutigen Chefarzt der Deutsches Herzzentrum Berlin (Deutsches Herzzentrum Berlin) und lernte über künstliche Blutpumpen. “
Blutpumpen haben leider mehrere Nachteile.
"Es sind starre Maschinen, die eine kontinuierliche Durchblutung ermöglichen, die nichts mit dem einheimischen menschlichen Herzen zu tun hat", sagte Cohrs.
„Daher gibt es viele Probleme, die mit Hämolyse und Thrombose verbunden sind. Sie dachten darüber nach, wie es möglich ist, ein natürlicheres künstliches Herz zu geben, und kamen auf die Idee eines weichen Herzens. Die Hauptidee kommt also von der Natur selbst, oder wie man die Funktionalität der Natur am besten kopiert. “
Nach der Konzeption der Idee brauchten Cohrs und sein Team ungefähr 1.5 Jahre, um das weiche künstliche Herz zu entwickeln.
"In Zusammenarbeit mit den Klinikern haben wir das Herz am Computer mithilfe des CT-Scans eines echten menschlichen Herzens entworfen", sagte Cohrs.
„Wir haben die Form gedruckt und das Herz hergestellt. Die Schwierigkeit bestand darin, einen richtigen Antrieb für das Herz zu finden, die Herzklappen zu montieren usw .: die kleineren Dinge. Auch das Testen dauerte länger als erwartet. Insgesamt sind es vielleicht 1.5 Jahre von der Idee bis zum Testen des Herzens auf dem Prüfstand. “
Nachdem der Prototyp erfolgreich getestet wurde, wird das Forschungsteam an der Optimierung arbeiten.
"Wir müssen die Lebensdauer erheblich verbessern, indem wir ein neues Material ausprobieren und die Geometrie optimieren, um ein Herz zu erhalten, dessen Implantation wir zuversichtlich sind", sagte Cohrs.
Cohrs findet das Projekt ansprechend und ist motiviert, es zu verbessern.
"Ich mag mein Projekt sehr, weil ich in einem interdisziplinären Team mit Leuten arbeiten kann, die wirklich wissen, wovon sie reden", sagte er.
"Natürlich ist es auch sehr motivierend, an etwas zu arbeiten, das wirklich Menschen betrifft und das hoffentlich eines Tages das Leben vieler Patienten verbessern kann, die an dieser Krankheit leiden."
