На 3D-принтері видрукували м’яке штучне серце

За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), хвороби серцево-судинної системи виступають основною причиною смерті в світі. У 2012 році в результаті цих патологій померли 17,5 мільйона людей. Хоча зусилля по зниженню показника зосереджені на виявленні факторів ризику і профілактики, вчені також шукають способи реабілітації пацієнтів. Одним з них є трансплантація серця. Подібні операції припускають порівняно високий рівень виживання, який, тим не менш, обмежений відторгненням нового органу. Очікування донора при цьому триває від декількох місяців, і пацієнти нерідко помирають до настання черги.

В якості альтернативи розглядається пересадка штучного серця. Наприклад, у 2015 році китайські вчені випробували на вівці пристрій, робота якого повторює механізм ракетного двигуна. На сьогодні такі системи використовуються в якості тимчасових і не володіють потрібною функціональністю оригіналу. У новій роботі фахівці зі Швейцарської вищої технічної школи Цюриха представили метод створення повноцінного штучного серця. Орган створювався за допомогою 3D-принтера. Автори виготовили його методом лиття по виплавлюваних моделях. Надрукували прес-форму, в яку потім помістили рідкий силікон.

Обсяг прототипу склав 679 кубічних сантиметрів, маса – 390 грамів (середні значення – 253 і 332 грами у жінок і чоловіків відповідно). Не зважаючи на більшу вагу, будова штучного органу відповідає справжньому: він складається з лівої й правої камер з клапанами, від яких відходять трубки, які відіграють роль аорти, верхньої порожнистої, нижньої порожнистої й легеневих вен. Перекачування рідини та скорочення забезпечуються повітряними насосами. В рамках випробувань вчені моделювали різні рівні навантаження. При частоті 80 ударів у хвилину імплантат пропускав рідину (її в’язкість наближалася до показника крові) зі швидкістю 2,2 літра в хвилину (приблизно вдвічі менше потрібного).

В середньому, пульсовий тиск в аорті – різниця між систолічним, «виштовхує», і діастолічним – при цьому досягало 48 міліметрів ртутного стовпчика, що узгоджується з цільовим значенням (30-50 міліметрів ртутного стовпчика). Таким чином, прототип повністю відтворював роботу справжнього серця. Відзначається, що через застосовуваного матеріалу він виявився недовговічним. В умовах, наближених до реальних, імплантат витримував близько трьох тисяч скорочень – в нормі менше години. Проте, за словами авторів, досвід показує на перспективність технології. Найближчим часом вони продовжать вдосконалення методу для продовження терміну служби пристрою.

Подробиці можна прочитати в Artificial Organs.