Forskare har skapat ett robothjärta: det slår som ett riktigt hjärta

Kan du föreställa dig ett hjärta som är till hälften riktigt som en människa och till hälften inte? En grupp forskare lyckades göra detta till verklighet. Men för vilket syfte och vilken funktion har det? Låt oss ta reda på det tillsammans.

Det biorobotiska hjärtat slår på samma sätt som det mänskliga: vad är det till för?

Device

Ett team forskare har lyckats skapa ett biorobothjärta tack vare kombinationen av ett biologiskt hjärta och en robotsilikonpump. Detta har en avgjort futurisk vision som dock kan verka lite skrämmande, men de enorma och ständigt ökande framstegen inom detta område kommer att leda oss till alltmer otroliga verkligheter. 

Hjärtat i fråga slår på samma sätt som ett mänskligt: teamet fokuserade på en hjärtklaff på vänster sida av hjärtat och presenterade sin simulering i en publicerad studie.

Simulatorn i fråga kan reproducera både strukturen och funktionen hos både ett friskt och ett skadat hjärta, imitera dess rörelser. Ellen Roche, biomedicinsk ingenjör från Massachusetts Institute of Technology och senior författare till studien, säger:

"Denna simulator har enorma fördelar som ett forskningsverktyg för dem som studerar olika hjärtklafftillstånd och ingrepp. Den kan fungera som en kirurgisk utbildningsform för läkare, medicinstudenter och praktikanter, den kan låta enhetsingenjörer studera ny design och till och med hjälpa patienter att bättre förstå sin sjukdom och potentiella behandlingar."

Biorobotiskt hjärta, lång konservering och studie av mitralisstenos

Device

Ett verktyg som möjliggör det att förfina hjärtkirurgiska ingrepp, samt erbjuder möjligheten att studera hjärtat mer ingående och hitta nya lösningar för terapeutiska tillvägagångssätt. Normalt när nya interventionsmetoder utvecklas, testas de omfattande genom ett flertal simuleringar och experiment på djur.

De hittills tillgängliga hjärtsimulatorerna har dock flera begränsningar, med början från dess hållbarhet som bara är 2-4 timmar. Dessutom kräver laboratorieapplikationerna långa tidsskalor, är dyra och de metoder som visar sig vara framgångsrika på djur är dock inte alltid lika lämpliga på människor.

Med det biorobotiska hjärtat övervinns dessa hinder: dess varaktighet håller i flera månader, och inte i bara några timmar som de tidigare utvecklade lösningarna, vilket avsevärt minskar på kostnaderna och garanterar längre experimentstider. Forskare har uppmärksammat i synnerhet en sjukdom: mitralisuppstötningar, ett tillstånd där ventilen som ligger mellan de vänstra kamrarna inte stänger ordentligt. Konsekvensen är att blodet under ventrikulär kontraktion strömmar bakåt som vid uppstötningar genom mitralisklaffen. Detta problem påverkar cirka 24 miljoner människor globalt och kan leda till många konsekvenser, såsom svullnad av armar och ben, andnöd eller hjärtsvikt.

Mitralisventilen har en intrikat och komplex struktur, vilket gör kirurgiska ingrepp extremt känsliga och svåra, av denna anledning är forskning om nya interventionsmetoder nödvändig.

Nya kirurgiska ingrepp tack vare biorobotsimulatorn: nästa steg

Pickpik

För att skapa det biorobotiska hjärtat som syftar till att studera mitralisklaffen under både friska och ohälsosamma tillstånd, använde teamet ett grishjärta, vars klaff ofta används för att ersätta en som är skadad hos en människa. Den vänstra organkammaren ersattes med ett luftdrivet robotiskt silikonpumpsystem. När pumpen blåses upp komprimerar den hjärtat genom att återskapa hjärtmuskelns naturliga rörelser, medan det konstgjorda blodet pumpas genom ett konstruerat cirkulationssystem. Kort sagt, det mänskliga hjärtats slag reproduceras perfekt artificiellt och vid denna tidpunkt var det möjligt att gå vidare till nästa fas: studier av mitralisklaffen i ett sjukdomstillstånd.

Efter att ha orsakat en skada på den intressanta delen, betedde sig biorobothjärtat som vilket annat hjärta som helst med en problematisk mitralisklaff. Vid det laget bjöd forskarna in hjärtkirurger att ingripa vid skadan med hjälp av tre olika metoder: 

att stänga klaffvävnaden med konstgjord tråd;
transplantera en ersättningsprotesklaff;
implantera en anordning som hjälper till att stänga klaffen.

I alla tre fallen visade det sig att tillvägagångssätten var effektiva och de återställde korrekt hjärtfunktionen. Detta gjorde det också möjligt för forskarna att få realtidsdata under kirurgiska ingrepp. Artificiellt blod är transparent och tillåter övervakning i alla steg under proceduren, vilket inte är möjligt i människokroppen.

Nästa steg är att ytterligare förbättra biorobotsimulatorn, förlänga bevarandetiderna ytterligare, minska produktionstiderna och använda 3D-utskrift för att reproducera ett syntetiskt människohjärta, vilket ger avkall på grishjärtat.

Vad tror du om detta nya vetenskapliga framsteg?