科学家印出一颗柔软的心,像真实的



在过去的几年中,假肢科学和艺术发展迅速,软机器人技术领域的研究特别有趣。 构造机器人手臂时使用的相同方法有助于创建更复杂,更细微的设计,包括心脏。

运转良好的人造心脏是必不可少的:全世界约有2600万人患有心力衰竭,而供体缺乏器官。 人工泵浦的血液有助于减少等待时间,直到患者接受捐赠者的心脏或恢复自己的工作。

如今,不存在能够完全替代心脏等重要器官的有效机器人。 但是,有一些有用的发展可以部分补充心脏的功能。 例如, 哈佛大学和波士顿儿童医院研究人员开发的一种柔软的机器人离合器正好沿着心脏的轮廓制成并围绕心脏,然后收缩为自然节律,从而帮助身体应对心力衰竭的情况下的工作。

在瑞士,科学家设法创造出了一颗人造人类的心脏,并使其尽可能接近真实的心脏。 有机硅模型是由博士生Nicholas Cohrs 在苏黎世瑞士高等技术学校功能材料教授Wendelin Stark的指导下开发的。

科学家试图在人工植入物中重建心脏的自然形态和功能的原因有很多。 在现在使用的泵中,存在缺陷:在某些情况下,它们的金属和塑料机制在移植后难以与自然组织整合,并且患者没有生理脉搏。 因此,科学家的目标是创造出一种人造心脏,其形式和功能尽可能接近有机器官。

研究人员使用蜡铸技术印刷了一种由硅树脂制成的柔软的人造心脏,这使他们能够创建复杂的内部结构,同时保持原始材料的柔软性和柔韧性。 心脏本身是一个整体,因此无需担心心脏的机械部分将如何与身体组织相互作用,除了输入和输出动脉,血液将通过输入和输出动脉传递到植入物。


这种体积为679 cm 3的心脏重390克。 相比之下,一个人的心脏的平均重量为331克。 该模型由左右心室组成,左右心室不是用分隔物隔开的,而是用附加的腔室分开的。 压缩空气通过该腔室,该腔室将流体从一个腔室泵送到另一个腔室,从而模拟人的心脏肌肉的收缩。

另一组研究人员赞赏这种人造心脏的工作。 科学家已经证实,它的工作和收缩就像人的心脏一样。 尽管如此,他仍然有一个问题:现在该模型可以承受约3000次击打-连续运行30-45分钟,然后材料不能承受变形。

Kors解释说,他们的目标不是想像准备植入的心脏,而是为人造心脏的发展设定新的方向。 当然,他们计划显着提高材料的强度和性能。

作为苏黎世心脏计划的一部分,所有工作均在苏黎世医科大学进行。 总共有来自苏黎世和柏林不同机构的20个研究小组在这里工作。 部分研究重点在于改进现有的血液泵,例如,减少由泵的机械部件引起的血液损害。 另一个团队研究了弹性膜以及其他生物相容性材料和表面。

在这里,开发了一种用于测试人造心脏的环境,您可以使用该环境模拟人类的心血管系统。 Kors的团队在开发过程中使用了它,其中还包括使用粘度与人类血液相当的流体进行工作。

doi: 10.1111 / aor.12956

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN405381/


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