Para Ahli sains yang Membangunkan Lebih Baik, Jantung Buatan Lama yang Lebih Lama
Isi kandungan:
Nicholas Cohrs dan rakan-rakannya di Makmal Bahan Fungsional ETH Zurich University di Switzerland mempunyai konsep baru untuk apa yang mereka sebut hati tiruan lembut.
Dengan mengembangkan jantung buatan yang menyerupai hati sendiri penerima, Cohrs dan pasukannya berharap untuk mencipta peranti yang dapat menjaga para pesakit hidup selama bertahun-tahun tanpa perlu menjalani pembedahan transplantasi yang berisiko.
AdvertisementAdvertisementSelama hampir 50 tahun, pakar bedah telah memindahkan hati tiruan ke pesakit yang akan mati akibat kegagalan jantung.
Peranti ini diperbuat daripada plastik dan logam. Mereka dapat mengekalkan kehidupan selama beberapa hari, dan bahkan bulan, sementara pesakit menunggu hati donor.
Dalam sesetengah kes, pemindahan jantung buatan mungkin kekal dan boleh bertahan selama beberapa tahun, tetapi kemungkinan bertahan lebih daripada empat tahun adalah kurang daripada 60 peratus. Rekod untuk masa terpanjang yang hidup dengan jantung buatan adalah lima tahun.
IklanKomplikasi yang mungkin berlaku daripada pemindahan jantung buatan termasuk pendarahan, jangkitan, dan kegagalan organ.
Masalah biasa dengan hati buatan adalah kecenderungan mereka untuk membekukan darah kerana komposisi mereka yang tegar.
AdvertisementAdvertisementGumpalan darah boleh menyebabkan strok.
Mencuba sentuhan yang lembut dan diperibadikan
Jantung tiruan dengan kurang ketegaran, maka dapat meningkatkan aliran darah dan mengurangkan kemungkinan pembekuan.
Pada mulanya, Cohrs dan pasukannya telah bereksperimen dengan silikon, bahan yang umumnya tidak aktif, stabil, dan tahan terhadap persekitaran yang melampau. Ia juga mempunyai beberapa aplikasi sains hayat.
"Sudah tentu, silikon adalah bahan buatan, yang bukan tisu manusia dan tidak dapat menyerupainya secara langsung," kata Cohrs kepada Healthline. "Walau bagaimanapun, ia adalah bahan yang lembut dan dapat meniru sifat material tisu manusia setakat tertentu. Kami menggunakannya kerana ia adalah bahan yang ditubuhkan untuk implan dan boleh didapati dari banyak pembekal yang berbeza. "
Jantung silikon direka dengan menggunakan perisian rekabentuk dibantu komputer (CAD), menghasilkan organ lembut yang menyerupai jantung manusia dalam komposisi, bentuk, dan fungsi.
AdvertisementAdvertisementUntuk pemindahan sebenar, CT scan jantung pesakit akan membentuk asas reka bentuk, memastikan ia sesuai.
Pengubahsuaian reka bentuk ke jantung diperlukan untuk membolehkannya bergerak sendiri, termasuk ruang yang menaikkan dan memfitnah dengan udara bertekanan.
Dalam eksperimen mereka, pasukan Cohrs menggunakan pencetak 3D untuk membuat acuan plastik jantung.
Iklan"Kami mengilang hati tiruan kami bukan secara langsung dengan percetakan 3D, tetapi kami memerlukan pencetak 3D, kerana tidak mungkin mengeluarkan peranti lembut seperti teknik pembuatan tradisional," kata Cohrs."Kami 3D mencetak negatif hati dan menggunakannya sebagai acuan, yang kemudiannya dibubarkan. "
Pada mulanya, acuan dipenuhi dengan silikon, menyebabkan jantung 13-ounce - peranti lebih kurang satu pertiga lebih berat daripada jantung dewasa purata.
AdvertisementAdvertisementApabila ditanam, ia akan disuntik ke injap, arteri, dan urat, dan dikuasakan oleh pemandu pneumatik luaran dan mudah alih.
Cohrs dan pasukannya menguji jantung silikon mereka pada April 2016 dengan meletakkannya dalam mesin peredaran hodoh hibrid. Hasilnya membuktikan bahawa aliran darah jantung silikon meniru hati manusia yang sebenar.
Walau bagaimanapun, jantung silikon bertahan kira-kira 3,000 degupan jantung sebelum pecah dari tekanan. Pada heartrate berehat sebanyak 60 denyutan seminit, jantung akan gagal dalam masa kurang dari satu jam.
IklanPara saintis menerbitkan penemuan mereka di jurnal Organ Penciptaan
Melihat jauh silikon
Sejak eksperimen awal mereka, pasukan Cohrs telah beralih dari silikon ke bahan lain.
AdvertisementAdvertisement"Kami sedang menguji polimer yang berbeza untuk menjadikan jantung buatan lebih stabil dan meningkatkan seumur hidup," kata Cohrs. "Kami juga mengubah dan mengoptimumkan geometri itu. "
Jantung terakhir mereka berlangsung selama 1 juta denyutan jantung - atau sekitar 10 hari kehidupan.
Pengubahsuaian lanjut akan meningkatkan jantung, walaupun mungkin beberapa dekad sebelum seseorang bersedia untuk ujian hidup sebenar.
"Matlamat utama kami sememangnya menjadi jantung buatan yang lembut yang boleh menghasilkan aliran fisiologi, darah semulajadi, mempunyai jangka hayat yang mencukupi, dan tidak menyebabkan kejadian buruk," kata Cohrs. "Sama ada ini mungkin masih tidak diketahui, tetapi kami gembira dengan keputusan pertama. "
" Mengembangkan implan tiruan dalaman yang rumit ini amat sukar dan memerlukan banyak masa, "tambah Cohrs. "Kita tidak boleh meramalkan apabila kita boleh mempunyai jantung kerja akhir yang memenuhi semua keperluan dan bersedia untuk implantasi. Ini biasanya mengambil masa bertahun-tahun. "
" Tetapi dengan penerbitan penyelidikan kami, kami membentangkan konsep bukti untuk kelembutan dalam terapi jantung buatan. "
Proses Cohrs dan pasukannya telah digunakan - mengambil kesempatan daripada perisian CAD mudah dan percetakan 3D - boleh membenarkan ketersediaan hati tiruan yang tersebar luas.
Hati-hala ini, dapat pula bertahan lebih lama daripada peranti masa kini - mungkin sebanyak 15 tahun, dan diharapkan untuk seluruh kehidupan penerima.
