Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили перше в світі біороботизоване серце, яке може імітувати роботу як здорового, так і хворого органу. Цей симулятор поєднує тканину свинячого серця та м’які роботизовані м’язи.
Симулятор точно відтворює рух крові по серцю, те, чого не можуть зробити існуючі настільні тренажери, що використовують мертву серцеву тканину. Використання живої серцевої тканини свині, анімованої за допомогою робототехніки, дало команді Рош набагато більше контролю.
Новий гібридний симулятор також може працювати довше, ніж живий орган, який використовується самостійно: в той час як свиняче серце, підключене до насоса в лабораторії, продовжувало битися лише кілька годин, команда “Рош” змогла підтримувати роботу синтетичних м’язів симулятора протягом декількох місяців.
Дослідники використовували симулятор для вивчення роботи мітрального клапана, який контролює потік крові між лівим передсердям і шлуночком. Вони відтворили здоровий рух цієї системи, перш ніж змоделювати стан, коли клапан стає негерметичним, що називається мітральною регургітацією. Щоб продемонструвати, що модель можна використовувати як точну симуляцію, команда кардіохірургів провела корекцію клапана за допомогою трьох різних хірургічних втручань.
“Це дуже складний рух, який потрібно створити для того, щоб кров надходила до тіла з дійсно високим тиском і швидкістю”, – говорить Клара Парк, яка є співавтором обох досліджень як аспірантка в лабораторії “Рош” в Массачусетському технологічному інституті (MIT).
Далі команда змоделювала механіку правої частини серця. “Праве серце – це тонший, слабший м’яз”, – каже Парк, і воно “не працює так сильно”. Симулятор правого серця може відтворювати як здорову, так і патологічну роботу. Ці результати були описані в іншому нещодавньому дослідженні команди, яке було опубліковане минулого місяця в журналі Nature Cardiovascular Research.
Сара Вігмостад, біомедичний інженер з Університету штату Айова, яка не брала участі в дослідженнях, вважає, що ці симулятори були б цінними для хірургічного планування, тренувань або освітніх цілей. “Я також можу уявити їхню цінність для тестування нових втручань… призначених для лікування мітральної регургітації або інших захворювань клапанів”, – каже вона. Здатність “налаштувати” серце на відтворення різних захворювань також може бути дуже корисною в дослідженнях, додає вона.
Біоробототехнічний підхід спирається на живі тканини тварин, але “Рош” мріє про повністю 3-D надруковане синтетичне серце. Такий орган можна було б набагато легше налаштувати. Він навіть може бути використаний для створення моделей, орієнтованих на конкретного пацієнта, які дозволять людям, що проходять лікування, спостерігати копію власного серця в дії, і які будуть керувати рішеннями лікарів.
“Ми переходимо до повністю синтетичних моделей мультиматеріальних відбитків”, – каже вона, що вимагатиме відтворення самої серцевої тканини в лабораторії. “Наразі триває велика робота”.
