Милиони хора, изправени пред заплахата от сърдечна недостатъчност, ще могат да се възползват от новите постижения в разработването на изкуствени заместители на този орган.
Човешкото сърце бие 100 000 пъти на ден и с всеки удар разнася кръв, кислород и хранителни вещества до всички части на тялото. Сърдечната недостатъчност се появява, когато този голям колкото юмрук орган не е в състояние да изпълнява правилно тази жизнена функция.
Повечето хора с това заболяване са принудени да търсят дългосрочна механична поддръжка на циркулацията на кръвта. Макар че помпите и изкуствените сърца съществуват повече от 40 години, предлаганите понастоящем варианти пораждат проблеми за потребителите.
Новото нормално
Устройствата често са шумни и изискват от пациентите да носят тежки комплекти батерии с проводници, които преминават през кожата им, за да захранват устройството. При някои дори се използват помпи извън тялото за подпомагане на кръвообращението.
Изследователите обаче са убедени, че ново поколение изкуствени сърца ще подобри положението.
„Нашето виждане е, че човек трябва да може да живее напълно нормално с изкуствено сърце“, казва Ина Лаура Пъркинс, координатор на финансирания от ЕС проект ArtOfHeart.
Сърдечната недостатъчност засяга драстично качеството на живот. Нормалните дейности, като изкачването на стълби, изпълнението на домакинските задължения или дори обличането на дрехи, стават трудни.
По същия начин предизвикателство представлява участието в социални дейности и запазването на работата. Когато стигнат до етапа на тежка сърдечна недостатъчност, пациентите често са приковани към леглото.
Всяка година сърдечносъдовите заболявания убиват 3,9 милиона души в Европа, което е 45 % от всички смъртни случаи. Според прогнозите на Европейската сърдечна мрежа има вероятност повече от 10 милиона души в ЕС да бъдат засегнати от сърдечна недостатъчност.
Докато трансплантирането може да представлява решение, само малко на брой избрани пациенти се добавят към списъците с чакащи за такава операция поради острия недостиг на донорски сърца в целия свят. Ето защо перспективата за ефективен изкуствен заместител представлява животоспасяващо решение за мнозина.
Освен че животът с тях е труден, изкуствените сърца могат да нанесат вреда и на кръвта.
„Това, което според мен пречи на изкуствените сърца да реализират пълния си потенциал, са усложненията, свързани с кръвта, от които страдат пациентите“, отбелязва Пъркинс.
Изпитвания в Швеция
Проектът ArtOfHeart, частично финансиран от Европейския съвет по иновации (ЕСИ), инвестира 38 милиона евро за провеждане на клинични и предклинични изпитвания на изкуствено сърце, разработено от шведската компания Scandinavian Real Heart AB.
Проблемът с настоящите устройства според Пъркинс е, че механичният поток, който генерират, може да създаде силно напрежение в кръвта, което уврежда и деформира клетките. Това от своя страна може да доведе до образуване на съсиреци, тромбоза и инсулти.
Някои изкуствени сърца например поддържат кръвообращението с помощта на подобно на витло устройство вместо помпа. Това създава непрекъснат вместо пулсиращ кръвен ток и причинява силен натиск върху краищата на лопатките.
Изкуственото сърце, което е в процес на изпитване, е първото, проектирано така, че да наподобява в голяма степен структурата на човешкото сърце. То се състои от две помпи, всяка от които има предсърдие, камера и двойка механични клапи. Идеята е, че по-естественият кръвоток, генериран по този начин, ще намали усложненията, които могат да възникнат при съществуващите устройства.
За да получи регулаторно одобрение, Real Heart изследва надеждността и въздействието върху кръвта на устройството в серия лабораторни тестове. Компанията провежда и серия от експериментални проучвания при животни, в случая при овце. Целта на екипа е да започне клинични проучвания с около 10 пациенти през 2024 г. и да пусне изкуственото сърце на пазара през 2026 г.
Първата версия ще бъде свързана чрез проводник през кожата към колан с батерии. Надеждата обаче е, че в бъдеще тази връзка чрез кабел няма да е необходима.
„Устройството ни е енергийно ефективно, което открива възможността за безжично зареждане през кожата“, казва Пъркинс.
С такава конфигурация пациентите трябва да носят елек или колан около гърдите си, който да осигурява безжичното захранване. Междувременно добрата енергийна ефективност на устройството означава, че комплектът батерии, който пациентите трябва да носят, ще бъде относително малък и лек в сравнение с други изкуствени сърца.
Надуваеми балони
Друг проект на ЕС разработва изкуствено сърце, като използва мека роботика. Финансиран от програма „Изследвач“ на ЕСИ, проектът HybridHeart търси начини за създаване на изкуствени мускули, които имитират свиването на естествените мускули на сърцето.
Полученото в резултат изкуствено сърце може да се оприличи на набор от сложни балони, според Бас Овервелде, специалист по мека роботика в Технологичния университет на Айндховен, Нидерландия, и член на мултидисциплинарния екип на HybridHeart.
Устройството има вътрешна камера, в която се съдържа кръвта. Когато балоните са надути, вътрешната камера се свива и изпомпва кръвта в тялото.
„Вместо да имаме сърдечен мускул, както в естественото ни сърце, ние имаме тези меки задвижващи механизми, които предизвикват свиване на сърцето“, казва Овервелде.
Изпомпването на кръв по този начин разпределя силата и напреженията по цялата камера, точно както в човешкото сърце, казва той. Това поражда по-меко движение и би трябвало да намалява локалните напрежения, които могат да увредят кръвните клетки.
По-голяма свобода
Макар че основните функции на устройството да изглежда лесни, според Овервелде сложното е те да заработят правилно.
Например поради структурата им, сковаността на сърдечните тъкани се променя в отговор на промените в кръвното налягане. Това води до автоматично коригиране на силата и скоростта на изпомпване на сърцето.
Надеждата е, че меката роботика може да осигури на устройството HybridHeart подобен механизъм на обратна връзка за регулиране на сърцебиенето му.
Енергийната ефективност е от ключово значение, заявява Овервелде, за да се осигури по-голяма свобода и по-добро качество на живот на пациентите.
„В момента целта ни е устройството да се зарежда безжично и да работи с прекъсната връзка от половин до един час, за да можете да се вземе душ например“, казва Овервелде. „От съществено значение е да бъдете с прекъсната връзка за известно време, така че да можете временно да не сте привързани към външна батерия.“
Проектът HybridHeart изпитва изкуственото сърце при кози и овце. Надеждите са да се премине към клинични изпитвания след около седем години — стъпка, за която ще е необходимо допълнително финансиране.
Макар че според Овервелде устройството вероятно няма да е по-добро от трансплантираните естествени сърца, техният брой е твърде ограничен за всички пациенти, които се нуждаят от такава операция.
Пъркинс споделя това виждане, като подчертава, че пациенти умират поради липсата на сърца за трансплантиране и добри алтернативи. Тази празнота трябва да бъде запълнена от изкуствените сърца.
Изследването в тази статия е финансирано от ЕС.
Повече информация
Още по темата
Физика
Сбъдване на мечтата отпреди век за производство на електричество от въздуха
Медицина
Учени направиха „риба“ от човешки сърдечни клетки и тя плува като биещо сърце (видео)
Човекът
Нови криминалистични инструменти помагат в борбата срещу сексуалното насилие и други престъпления
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари