Au cours des dernières années, la science et l'art de la prothèse se sont développés rapidement et la recherche en robotique douce a été particulièrement intéressante. Les mêmes méthodes utilisées dans la construction des bras de robot aident à créer des conceptions plus complexes et subtiles, y compris le cœur.
Un cœur artificiel qui fonctionne bien est une nécessité: environ 26 millions de personnes dans le monde souffrent d'insuffisance cardiaque et les donneurs manquent d'organes. Les pompes artificielles qui pompent le sang aident à réduire le temps d'attente jusqu'à ce que le patient reçoive le cœur du donneur ou rétablisse son propre travail.
Aujourd'hui, les robots efficaces qui remplacent complètement un organe aussi important que le cœur n'existent pas. Cependant, il existe des développements utiles qui reconstituent partiellement les fonctions du cœur. Par exemple, un embrayage robotique doux
développé par des chercheurs de l'Université Harvard et du Boston Children's Hospital est fabriqué exactement le long du contour du cœur et l'entoure, puis se contracte au rythme du rythme naturel, aidant le corps à faire face au travail dans des conditions d'insuffisance cardiaque.
En Suisse, les scientifiques ont réussi à
créer un cœur humain artificiel, le plus près possible du vrai. Le modèle en silicone a été développé par le doctorant Nicholas Cohrs sous la direction de Wendelin Stark, professeur de matériaux fonctionnels à la
Swiss Higher Technical School de Zurich .
Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les scientifiques cherchent à recréer les formes naturelles et la fonctionnalité du cœur dans un implant artificiel. Les pompes utilisées aujourd'hui présentent des inconvénients: leurs mécanismes métalliques et plastiques sont dans certains cas difficiles à intégrer aux tissus naturels après transplantation, et le patient n'a pas de pouls physiologique. Par conséquent, l'objectif des scientifiques est de créer un tel cœur artificiel, qui dans sa forme et sa fonction est aussi proche que possible de l'organique.
Les chercheurs ont imprimé un cœur artificiel doux en silicone en utilisant la technologie de moulage à la cire, ce qui leur a permis de créer une structure interne complexe, tout en conservant la douceur et la flexibilité du matériau d'origine. Le cœur lui-même est un monobloc, il n'est donc pas nécessaire de se soucier de la façon dont les parties mécaniques du cœur interagissent avec les tissus du corps, à l'exception des artères d'entrée et de sortie à travers lesquelles le sang passera à l'implant.
Un tel coeur avec un volume de 679 cm
3 pèse 390 grammes. À titre de comparaison, le poids moyen du cœur d'une personne est de 331 grammes. Le modèle se compose des ventricules droit et gauche, qui ne sont pas séparés par une cloison, mais par une chambre supplémentaire. L'air comprimé traverse cette chambre, qui pompe le fluide d'une chambre à l'autre, simulant la contraction des muscles du cœur humain.
Un autre groupe de chercheurs a apprécié le travail de ce cœur artificiel. Les scientifiques ont confirmé que cela fonctionne et se contracte comme un cœur humain. Néanmoins, il a toujours un problème: maintenant, le modèle résiste à environ 3 000 coups - 30 à 45 minutes de fonctionnement continu, puis le matériau ne résiste pas à la déformation.
Kors explique que leur objectif n'était pas d'imaginer un cœur prêt à être implanté, mais de définir une nouvelle direction pour le développement des cœurs artificiels. Bien sûr, ils prévoient d'augmenter considérablement la résistance et les performances du matériau.
Tous les travaux ont été effectués à l'Université de médecine de Zurich dans le cadre du Zurich Heart Project. Au total, 20 groupes de recherche de différentes institutions de Zurich et de Berlin travaillent ici. Une partie de la recherche se concentre sur l'amélioration des pompes à sang existantes, par exemple, la réduction des dommages au sang causés par les pièces mécaniques de la pompe. Une autre équipe explore les membranes élastiques et d'autres matériaux et surfaces biocompatibles.
Ici, un environnement pour tester les cœurs artificiels a été développé, avec lequel vous pouvez simuler le système cardiovasculaire humain. L'équipe de Kors l'a utilisé pour son processus de développement, qui comprenait également le travail avec un fluide comparable en viscosité au sang humain.
doi:
10.1111 / aor.12956