Umělé srdce vyrobené 3D tiskem tluče jako živé. Stále má ale svá omezení

Pomocí technologie 3D tisku dokázali šikovní odborníci vyrobit umělé srdce s geometricky složitými komorami. Funguje skoro jako lidské, ovšem má malou životnost. Člověku by prozatím zajistilo necelou hodinu života. Vědci i tak slaví obrovský úspěch.

Umělé pumpy se v lékařství využívají delší dobu a patří mezi přední medicínské objevy léčby srdečních onemocnění. Tito životadární pomocníci ale mají zásadní problém: kovové a plastové mechanismy se do tkáně těžce integrují, přičemž ani jejich životnost není bez omezení.

Nová naděje - nové srdce

Cílem výzkumníků a studentů z ETH Zürich bylo vyrobit co nejvěrohodnější napodobeninu přirozeného lidského srdce. Ty současné mají stále mnoho nevýhod. Mezi nejzásadnější patří mechanické části náchylné na poškození. Neméně zásadní je i fakt, že pacienti obtěžkáni těmito pumpami postrádají fyziologický puls, což má za následek určité nevýhody. „Z těchto důvodů je našim cílem vyvinout umělé srdce, které je zhruba stejné velikosti jako pacientovo vlastní, a které skoro vypadá a funguje jako lidské srdce,“ vysvětlil jeden z autorů Nicholas Cohrs.

Přibližně 26 milionů lidí po celém světě trpí srdečním selháním, přičemž vhodných dárců je stále velký nedostatek. Současné umělé krevní pumpy zastávají spíše jakousi překlenovací roli do doby, než postižený pacient dostane nové srdce nebo se jeho vlastní srdce uzdraví. Ne třeba dlouze vysvětlovat, že se mnozí záchrany života ani nedočkají.

Tluče jako lidské

Novou naději pro miliony nemocných čekatelů tak může znamenat nové umělé srdce. To bylo vytvořeno 3D tiskem za použití technologie ztraceného vosku (odléváním). Hlavní materiál zastává silikon, přičemž umělé srdce o objemu 679 cm3 váží 390 gramů. „Je to silikonový monoblok se složitou vnitřní strukturou,“ komentuje Cohrs. A má pravdu, protože vnitřní prostor srdce ukrývá pravou i levou komoru. Obě komory sice nejsou odděleny přepážkou, jako tomu je u skutečného lidského srdce, nýbrž přídavnou komorou. To ale nic neznamená, protože i tak zvládá svoji úlohu nadmíru dobře. Umělá komora je poháněna tlakem, čímž plně nahrazuje svalové kontrakce lidského srdce. Její přítomnost je velmi důležitá pro čerpání tekutin z krevních komor.

Chabá životnost

Vývojáři v současné době zveřejnili výsledky svých experimentů ve vědeckém časopise Artificial Organs. Dokázali, že se umělé srdce chová a funguje podobným způsobem jako to lidské. Má ovšem ještě jeden nevyřešený problém: v současné době je životnost umělého srdce odhadována na zhruba 3 000 úderů, což je ekvivalent odpovídající zhruba 30 až 45 minutám lidského života. Po překonání této číselné laťky pak materiál nevydrží napětí a srdce začne být nepoužitelné. Vědci jsou ale spokojeni: „Byl to jenom test proveditelnosti. Naším cílem nebylo představit srdce připravené k implantaci, ale přemýšlet o novém směru vývoje umělého srdce.“

Úzká spolupráce

Vědci se rovněž pochlubili úzkou spoluprací dvacítky výzkumných skupin z různých oborů a institucí na klinikách v Curychu a Berlíně. Část výzkumu je zaměřena na zlepšení stávajících krevních pump, kdežto zbylá skupina se věnuje extrémně elastickým membránám a biologicky kompatibilním povrchům. Netrvalo to dlouho a společné úsilí brzy přineslo vytoužené ovoce. Odborníci vyvinuli testovací prostředí, s jehož pomocí jsou schopni plnohodnotně simulovat lidský kardiovaskulární systém.

Tento systém byl využit také v rámci vývojového procesu umělého silikonového srdce. Jeho testování totiž zahrnovalo použití tekutiny se srovnatelnou viskozitou jako lidská krev. Spolupráci si ostatně chválí sami vývojáři: „V současné době je náš systém pravděpodobně jedním z nejlepších na světě. Jako strojní inženýr by mne nikdy nenapadlo, že bych ve své ruce držel měkké srdce. Tímto výzkumem jsem tak fascinován, že bych rád pokračoval v další práci na vývoji umělého srdce,“ dodal na závěr Anastasios Petrou.

Text: Petr Smejkal