محققان در سویس امیدوارند که تجربیات آن‌ها در نهایت منجر به ساخت یک قلب مصنوعی نرم شود که بسیار بادوام‌تر و شخصی‌سازی‌تر شده نسبت به نمونه‌های اخیر باشد.
نیکولاس کوهرس و همکارانش در آزمایشگاه کاربرد اشیا در ETH دانشگاه زوریش سویس گفته‌ها و مفاهیم جدیدی در ارتباط با این موضوع دارند، چیزی که ما آن را قلب مصنوعی نرم می‌نامیم.
با پیشرفت‌هایی که در زمینه‌ی ساخت گیرنده‌های مشابه قلبی ایجاد شده‌است، کوهرس و تیمش امید آن دارند که دستگاهی بسازند که میتواند بیماران را برای سال‌های سال زنده نگه دارد بدون اینکه این افراد به عمل جراحی پیوند قلب دیگری نیاز داشته‌باشند.
برای نزدیک به ۵۰ سال است که، جراحان از قلب های مصنوعی برای پیوند به داخل بدن بیمارانی استفاده میکنند که ممکن بود قبل از آن در اثر سکته ی قلبی جان خود را از دست بدهند.
این دستگاه ها از پلاستیک و فلز تشکیل شده اند، این قلب میتواند بیماران را برای روزها یا ماه ها زنده نگه دارد تا زمانیکه بیمار منتظر قلب اهدایی است.
در برخی از کیس ها، پیوند قلب مصنوعی میتواند دائمی باشد و میتواند برای سال ها دوام بیاورد، ولی میتوان گفت که احتمال زنده ماندن بیش از ۴ سال تنها کمتر از ۶۰ درصد است و رکورد بیشترین سال‌های زندگی با قلب مصنوعی ۵ سال است.
شکایات استفاده از پیوند قلب مصنوعی شامل خونریزی، عفونت و سکته ی ارگان مورد نظر است.یک مشکل مشترک با قلب مصنوعی، تمایل آن به خونریزی به منظور ایجاد لخته خون است که علت آن نیز به خاطر ترکیب سختی است که در ساختار قلب مصنوعی به‌کاررفته‌است.
مقاله‌ی مرتبط: ساخت اولین قلب مصنوعی دائمی
یک قلب نرم و شخصی‌سازی‌شده برای هربیمار
یک قلب مصنوعی با سختی کمتر میتواند جریان خون را بهبود ببخشد و احتمال بروز لخته را کاهش دهد. در ابتدا کوهرس و تیمش برای ساخت این قلب مصنوعی، سیلیکون را مورد آزمایش قرار دادند. سیلیکون ماده ای است که عموما غیرفعال، پایدار بوده و بی‌نهایت قابلیت باقی ماندن در محیط زیست را دارد. این ماده ی استفاده ی علمی کاربدری در زندگی نیز دارد.
کوهرس به Healthline گفت:
البته که سیلیکون یک ماده مصنوعی است که جز بافت بدنی انسان نیست و نمیتواند به خوبی و مستقیما با بدن همخوانی پیدا کند ، اما در هر حال سیلیکون یک ماده ی نرم است که میتواند خصوصیات بافت بدنی انسان را با مفاهیم مشخص که برای بافت بدن تعریف کردیم، شبیه سازی کرد. ما از آن استفاده میکنیم چون یک ماده ی پایداری برای کاشت بافت است و میتواند از منابع مختلف بدست بیاید.
قلب سیلیکونی توسط نرم افزارهای طرح های کامپیوتری، به منظور ساخت یک ارگان نرم که میتواند ترکیب و ساختار و فرم و عملکرد قلب را در بدن شبیه سازی کند؛ طراحی شده است.
برای یک پیوند واقعی، تهیه ی یک عکس CT از قلب بیماران میتواند شکل پایه ای را طراحی کند تا مطمئن باشیم که قلب به درستی در جای خودش میتواند قرار بگیرد.
تغییرات لازم در طراحی قلب ایجاد خواهد شد که این تغییرات به منظور ایجاد یک اتاقکی است که توسط هوای تحت فشار بتواند باد یا تخلیه شود.
در این آزمایش تیم کوهرس از یک پرینتر سه‌بعدی برای ایجاد قالب پلاستیکی قلب استفاده کردند.
کوهرس معتقد است که ” ما برای ساخت یک قلب مصنوعی مستقیما از دستگاه های پرینتر سه‌بعدی استفاده نمی‌کنیم اما برای ساخت کلیت بافت نرم آن باید از این پرینترها بهره بگیریم و این پرینترهای سه بعدی دیگر با تکنولوژی های کارخانه ای سنتی قابل تولید و استفاده نخواهند بود. ما از قلب پرینت های سه‌بعدی تهیه میکنیم و با استفاده از آن ها قالب قلبی مناسب را میسازیم که در ادامه آن قالب‌ها را ذوب خواهیم کرد.”
در ابتدا قالب توسط سیلیکون پرمی‌شود، قلبی ساخته می‌شود که به اندازه‌ی یک سوم وزن قلب سنگین تر از قلب واقعی یک فرد بزرگسال است.
زمانیکه این قلب به بدن پیوند بخورد، این قلب به دریچه ها و شریان ها و وریدها بخیه زده می‌شود و یک نیروی قابل‌حمل خارجی هوایی به آن قدرت لازم برای عملکردش را می‌دهد.
کوهرس و تیمش قلب مصنوعی خود را در ماه آپریل سال ۲۰۰۶ مورد آزمایش قرار دادند؛ آن ها این قلب را را یک ماشین گردشی شبیه سازی شده به منظور پیوند ارگان را به داخل بدن جایگذاری کردند.
با این حال، قلب سیلیکونی تنها به اندازه ی ۳۰۰۰ تپش توانست دوام بیاور قبل از اینکه به دلیل استرس وارده پاره شد. در حالت استراحت تعداد تپش قلب که به اندازه ی ۶۰ تپش در هر دقیقه است این احتمال میرود که این قلب بیش از یک ساعت دوام نیاورد.
دانشمندان یافته های خود را در مجله ی ارگان های مصنوعی منتشر کردند.
توجه‌ها فراتر از سیلیکون
از زمان اولین تجربه ، کوهرس و تیمش مطالعه خود را از ماده ای به ماده ی دیگر تغییر دادند.
کوهرس بیان داشت که “ما درحال انجام آزمایش روی پلیمرهای مختلف برای ساختن قلب مصنوعی هستیم تا هر چه بیشتر این قلب پایدار باشد و بتواند مدت بیشتری دوام بیاورد. ما همچنین تغییراتی را در شکل هندسی آن دادیم تا هرچه بهینه‌تر کار کند.قلب اخیری که طراحی کردند برای حدود یک میلیون تپش دوام می‌آورد یا به عبارتی تنها به مدت ده روز از زندگی ارزش دارد. اصلاحات بیشتر شرایط این قلب را بهبود خواهد بخشید، اگرچه ممکن است که تا مدت ده‌ها سال به فرد زندگی ببخشد. هدف نهایی حرکت در جهت ایجاد قلبی است که بتواند فیزیولوژی، جریان خون طبیعی، دوام مناسب داشته باشد و اثرات مضر به دنبال نداشته باشد.اینکه هرچند این ممکن است که این قلب با این توصیفات هنوز برای ما ناشناخته باشد ولی ما از رسیدن به اولین نتیجه ی مناسب خوشحال خواهیم شد.پیشرفت این چنینی در پیوند مصنوعی بسیار دشوار و پیچیده خواهد بود و زمان زیادی را از محققان و جراحان خواهد برد، ما دقیقا نمیدانیم چه زمانی میتوانیم به قلب مصنوعی دست پیدا کنیم که تمام خصوصیات و نیازهایی را که برایش درنظر گرفتیم برایمان برآورده کند و آماده ی پیوند باشد ولیمطمینا زمان زیادی از ما خواهد برد. آنچه میتوان گفت این است که انتشار این مطالعه و یافته های ما اثبات کننده ی مفهوم نرمی برای قلب مصنوعی است.”
فرآیندهای انجام گرفته توسط کوهرس و تیمش میتواند در جهت دردسترس قرار دادن یک قلب مصنوعی نرم موثر واقع می‌شود که برای هر بیمار شخصی‌سازی‌شده است از جمله فوایدا ین مطالعه در دسترس قراردادن اطلاعاتی در زمینه‌ی استفاده از نرم افزارهای طراحی کامیپوتری و پرینت سه‌بعدی.
این قلب در آینده میتواند نسبت به دستگاه های گذشته برای مدت بیشتر در بدن بیمار دوام بیاورد، شاید بیشتر از ۱۵ سال و درنهایت امید این است که ادامه ی زندگی دریافت کنندگان این قلب مصنوعی را به آنان بازگرداند.
