Cesta k nesmrtelnost? Umělá membrána udrží srdce navždy

Vedle rakoviny platí srdeční onemocnění za nejvýznamnější zhoubu moderního člověka. Všemožné civilizační nemoci, stres nebo třeba špatná kvalita ovzduší ruku v ruce s nedostatečnou prevencí způsobují zdravotní komplikace i smrt milionům lidí ročně. Tomu všemu by však během deseti až patnácti let mohla zamezit revoluční elektronická membrána.

(Ne)dokonalé lidské tělo

Honba za vylepšením zřejmě nejdůležitějšího lidského orgánu není nová – více než 1200 pacientům bylo v minulosti implantované umělé srdce Total Artificial Heart jako dočasné řešení pro čekatele na transplantaci srdce. Loni pak na trh vstoupila i společnost Carmat, která umělé srdce doplňuje o hybrid mechanických a přírodní součástek, konkrétněji tkání kravího původu.

Ač zatím slouží jenom části pacientů a to ještě pouze jako dočasné řešení, vědci umělým srdcím předpovídají velkou budoucnost – včetně možnosti, že časem dosáhnou vyšší efektivity než původní "lidská výbava", například tím, že nahradí srdeční pumpování za konstantní cirkulaci krve.

Právě trvanlivost přirozeného lidského srdce by však mohla radikálně prodloužit unikátní umělá membrána vyvinutá vědci v University of Illinois a Washington University ze St. Louis. V základu se dá přirovnat ke kardiostimulátoru, tedy implantátu korigujícímu srdeční tep a eliminujícímu arytmii, ve skutečnosti však membrána zvládá daleko více.

Srdce bez těla

Umělá membrána je složená ze sítě senzorů a elektrod, které se jako pavučina rozkládají po vnějšku srdce. Senzory konstantně monitorují srdeční činnosti, zatímco elektrody na ně v případě nutnosti reagují elektrickými impulsy pouštěnými do svalu. Autoři membrány ji namísto ke kardiostimulátoru přirovnávají spíše k osrdečníku, kožnímu vaku obalujícímu lidské srdce. Membrána nemůže být (prozatím) vytvářena masově, nýbrž pouze na zakázku. Oproti kardiostimulátorům však umí doslova divy.

Funkce membrány byly otestovány na srdci králíka, rozhodně však ne tak, jak byste čekali. Vědci nejprve oskenovali živé srdce uvnitř živého králíka, z dat vytvořili dokonalý 3D model, ten následně vytiskli pomocí 3D tiskány a až na výsledném produktu vytvořili unikátní membránu. Poté vyjmuli srdce ze zajíce (který proces samozřejmě nepřežil), teprve nyní na srdce upevnili membránu – a ve výsledku tak srdce bezproblémově pumpuje i ve vodním roztoku mimo původní tělo.

Věda a technika

Vědecký přelom: srdce plná železa

Schopností udržovat srdce ve správném rytmu není jedinou předností. Bioinženýr Igor Efimov, jeden z hlavních autorů membrány, nadhazuje další klady. "Když (membrána, pomocí senzorů) rozpozná blížící se katastrofickou příhodu, například infarkt nebo arytmii, může rovněž aplikovat pokročilou a detailní terapii. To znamená vpustit elektrické stimuly na různé části srdce, čímž zabrání srdečnímu kolapsu a případnému úmrtí."

Do 15 let

Ačkoliv současný proces tvorby membrány zjevně nebyl příliš přívětivý k samotnému "pacientovi", podle Efimova jde o velký skok kupředu ve schopnosti upravovat tikot srdce a zamezovat i jeho katastrofálnímu selhání. Je nasnadě, že v současné verzi je vývoj individuální membrány poměrně drahým špásem – nelze dost dobře očekávat, že by se technologie rozšířila mezi miliony pacientů, bude-li nadále k její konstrukci potřeba tým vědců.

Snad tyto trable časem vyřeší opakovaná produkce či inteligentní software pomáhající s návrhem. Pokud bude membrána odsouhlasena regulačními orgány, očekává se, že by po klinických testech měla být pro pacienty k dispozici během 10 až 15 let.

Zdroj: Gizmodo, Nature Communications, Igor Efimov

Ladislav Loukota

Věda a technika

Nové umělé srdce přichází od vesmírných objevitelů