Un mușchi artificial ajută funcția cardiacă la pomparea sângelui

Jul 8, 2021 | Inovaţie, Ştiri, Tehnologie

Oamenii de știință de la EPFL și Universitatea din Berna au implantat cu succes, in vivo, primul lor mușchi artificial tubular care mărește aorta și ajută funcția cardiacă la pomparea sângelui.

În luna ianuarie a acestui an, inginerii EPFL au anunțat în Advanced Science conceptul lor de dispozitiv nou de asistență cardiacă lipsit de componente metalice rigide. Se compune dintr-un mușchi moale, artificial, înfășurat în jurul aortei, care poate contracta și dilata vasul, îmbunătățind în cele din urmă funcția naturală a aortei și ajutând inima să pompeze sânge în restul corpului.

Acum, inginerii EPFL conduși de Yves Perriard de la Laboratorul de Actuatori Integrați, în colaborare cu Universitatea din Berna, au implantat cu succes primul lor mușchi tubular artificial, in vivo, la inima unui porc. În timpul operației de 4 ore, dispozitivul lor de asistență cardiacă a menținut 24 000 de pulsații, dintre care 1500 au fost activate artificial de aorta augmentată.

Tehnologie cardiacă de nouă generație

Tehnologia cardiacă actuală necesită conectarea inimii direct la o pompă, ceea ce înseamnă o intervenție chirurgicală cardiacă invazivă. Mai mult, pompele tradiționale folosesc sisteme mecanice rigide care implică o elice pentru a face sângele să curgă, dar care distrug și celulele roșii din sânge, făcându-l o soluție nesustenabilă.

Noul dispozitiv cardiac propus de inginerii EPFL nu manipulează direct inima, ci aorta. Conceptul implică plasarea unui actuator dielectric din elastomer (DEA), un polimer care transformă energia electrică în lucru mecanic, în jurul aortei, în apropierea supapei aortice. Prin aplicarea unei tensiuni electrice pe dispozitivul lor, actuatorul contractă și dilată artificial aorta, acționând ca un mușchi tubular care imită funcția naturală a aortei.

“Aorta noastră artificială imită modul în care vasele de sânge se contractă și se relaxează pentru a deplasa sângele prin sistemul circulator. Diferența este că acțiunea naturală a aortei este pasivă datorită tensiunii arteriale, în timp ce dispozitivul nostru este controlat de o tensiune externă”, explică Yoan Civet, Laboratorul de Actuatori Integrati al EPFL. „Cu ajutorul aortei noastre artificiale, inima folosește mai puțină energie pentru a circula același volum de sânge”.

Civet continuă, “DEA-ul nostru nu este o pompă autonomă. Inima menține funcția DEA prin furnizarea de presiune arterială și, în schimb, DEA asistă inima, făcând-o mai eficientă la pomparea sângelui.”

Perriard explică: „Dispozitivul nostru este minim invaziv în sensul că nu atingem inima direct. În principiu, păstrează celulele roșii din sânge grație lipsei de componente metalice rigide, contrar metodelor tradiționale”.

Provocări în viitor

Perriard și echipa sa sunt încântați de succesul ultimelor lor realizări cardiace, dar sunt, de asemenea, conștienți de avertismente.

De exemplu, versiunea curentă a DEA-ului lor plasată pe aortă poate să nu aibă componente metalice, dar conține în continuare componente din plastic rigide care sunt utilizate pentru conectarea dispozitivului la aortă.

De asemenea, DEA ar trebui să fie plasat în mod ideal în jurul aortei, dar acest lucru nu s-a reușit încă. Inginerii subliniază că trebuie să găsească o soluție care să nu implice tăierea aortei pentru a-și implanta dispozitivul. „Poate că soluția este să găsim o modalitate prin care aorta să adere la dispozitivul nostru”, explică Perriard.

Această performanță a deblocat o sumă generoasă oferită de Fundația Werner Siemens (cea care a susținut financiar proiectul de cercetare) în scopul dezvoltării altor mușchi artificiali. Fondurile suplimentare utilizate pentru următoarele faze ale proiectului includ dezvoltarea mușchilor artificiali pentru a aborda alte tulburări umane, cum ar fi sfincterele artificiale care ar putea rezolva incontinența urinară, de exemplu.

 

Sursa: medicalxpress.com