O coração automático fino pioneiro pode transformar o tratamento para o fracasso do coração no estágio final, o que nos torna mais próximos dos órgãos artificiais que operam em plena capacidade e são compatíveis com vital.
Ingressos: Coração de robô híbrido híbrido híbrido. Uma imagem de crédito: Africa Studio/Shutterstock.com
Os pesquisadores desenvolveram um coração híbrido artificial apoiado por robôs macios, que podem abrir novos horizontes em insuficiência cardíaca e implante. O artigo que fornece a primeira prova do conceito foi publicado para esta nova descoberta na revista Comunicações da natureza.
fundo
O fracasso do coração no estágio final está associado a uma alta taxa de mortalidade. A condição é tratada com transplante de coração. No entanto, a falta de um coração doador é a principal desvantagem. Essa restrição levou ao desenvolvimento de corações artificiais totais e dispositivos de ajuda ventricular esquerda.
Esses dispositivos artificiais aparecem mal porque os materiais usados para seu design não são derivados do corpo do paciente. Além disso, esses dispositivos não físicos trabalham para girar sangue em todo o corpo. Esses fatores podem estimular a formação de um coágulo sanguíneo, que mais tarde pode levar a complicações relacionadas ao fluxo sanguíneo.
A simulação de pele aparece, necessária para operar os dispositivos cardíacos atualmente disponíveis e conectá -los a uma fonte externa, alto risco de infecção e afetar bastante a qualidade da vida do paciente. Essas complicações são amplamente restritas pelo uso clínico dos corações artificiais totais atualmente disponíveis.
No presente estudo, os pesquisadores desenvolveram um coração artificial híbrido, pois a força de bombeamento vem de robôs macios para pagar o sangue fisiológico. Eles nomearam o dispositivo “coração híbrido”.
Coração Híbrido – Design e Princípio do Trabalho
Os pesquisadores projetaram essa nova geração de corações artificiais totais com a idéia de que o dispositivo deve imitar a estrutura e a função do coração humano. O coração humano tem dois quartos, ventrículos esquerdo e direito, separados por uma barreira (parede da divisão). A contração simultânea dos ventrículos e a barreira resulta em sangue dos ventrículos para a circulação sanguínea.
Como o coração humano, o coração misto contém duas salas artificiais separadas pelo músculo do ar macio (barreira). Os ventrículos e a barreira consistem em um nylon de nylon no calor. Vale ressaltar que o design também inclui vários fios não marcados dispostos em um loop fechado, que desempenha um papel importante na simulação de contrações coordenadas do coração, distribuindo forças em ambos os ventrículos.
O revestimento é aplicado ao nylon revestido de calor molecular para aumentar a compatibilidade vital.
A pressão do ar positiva ou negativa é usada para amplificar e ignorar a barreira. Quando o septo é ampliado durante o contrato, seu diâmetro interno aumenta, permitindo mais fios ao seu redor. Isso pressiona os ventrículos para remover o sangue, como o coração natural. Quando o septo é girado durante a diástole, os ventrículos são preenchidos negativamente.
O comprimento especificado e o número de fios em torno de cada ventrículo podem ser ajustados para alterar a produção cardíaca de cada sala, o que permite a adaptação aos requisitos de várias condições ou doenças fisiológicas. Esse controle pode ser importante para corresponder ao dispositivo com as necessidades individuais do paciente, como nos casos de hipertensão pulmonar.
O mecanismo de operação robótico macio fornece a aparência lateral da pressão necessária para a barreira do coração misto. O mecanismo operacional traduz sinais de controle em ações materiais dentro do sistema. Esse mecanismo de operação robótico suave não depende dos eletrônicos para gerar os batimentos cardíacos; Em vez disso, converte de forma independente e negativa o fluxo contínuo da bomba de ar contínua nos pulsos de pressão que criam o batimento cardíaco do coração híbrido.
No entanto, o sistema geral também inclui os componentes eletrônicos de energia e controle, especialmente nas versões totalmente implantáveis no futuro.
Verificação do trabalho
O teste de laboratório do coração híbrido sob as condições fisiológicas revelou que o dispositivo imita a fisiologia de bombear o coração no coração humano, e os ventrículos esquerdos podem bombear 5,7 litros de sangue por minuto (produto cardíaco) a uma taxa de 60 batimentos por minuto. Como a produção de vínculo de formiga cardíaca deve ser maior que o ventrículo direito, o controle do ventrículo direito do dispositivo foi definido em 5 litros por minuto, controlando o comprimento dos fios ao redor do ventrículo direito.
O coração híbrido foi testado em animais plantando cirurgicamente o dispositivo na área de Microx. O dispositivo foi responsável por todo o fluxo sanguíneo animal durante um período de teste de 50 minutos.
O teste animal foi uma experiência de curto prazo, não um plantio longo, que fornece prova inicial do conceito de função do dispositivo em vão.
No entanto, no teste de animal agudo, o produto cardíaco foi menor que No laboratório (Cerca de 2,3 litros por minuto a 65 pontos por minuto), o que reflete a natureza precoce do dispositivo, provando o conceito e as restrições técnicas esperadas.
Os resultados revelaram que o nylon revestido de calor usado no coração híbrido não é tóxico e mostra um consenso vibrante aprimorado e possui fortes propriedades anti -glutíticas devido à superação da molécula.
Animal e No laboratório Os testes mostraram uma diminuição significativa nas plaquetas e coagulação em comparação com substâncias improváveis, apoiando suas capacidades para o sangue a longo prazo.
Em experimentos de laboratório e animal, um sistema de ar livre tem sido usado para operar o coração misto. No entanto, um sistema de direção foi totalmente desenvolvido para uso clínico no futuro. Este sistema consiste em uma bomba de ar constante, um recipiente de ar e um sistema operacional robótico macio conectado à barreira no anel circulatório fechado.
O sistema de fluido fechado é mesclado no sistema de transmissão de energia da pele (TET) para fornecer energia elétrica à bomba sem fio. O arquivo TET externo, que é colocado na pele do paciente, é transferido para o arquivo TET interno implantado sob a pele, deixando a pele intacta.
É provável que essa abordagem reduza o risco de infecção e melhore a qualidade da vida dos pacientes, permitindo que eles os separem temporariamente da fonte de energia e participe de atividades como tomar banho ou nadar livremente.
Esse teste de sistema de fluido fechado revelou que, quando a bomba de ar contínua está operando no fluxo, o coração misto começou automaticamente a superar a frequência cardíaca de 35 bilhões de anos e a produzir um produto cardíaco relativamente baixo em comparação com o sistema de condução tradicional.
Essa restrição é atribuída à energia disponível no sistema TET nos experimentos iniciais, o que não era um obstáculo essencial à tecnologia. A pesquisa indicou que o aumento da energia de entrada deve melhorar o produto cardíaco, e os pesquisadores estão atualmente trabalhando nisso.
Além disso, o coração híbrido mostrou propriedades fisiológicas adaptativas. A sensibilidade ao pré -carregamento e gravidez significa que o coração misto pode controlar seu resultado em resposta à mudança de pressão arterial e tamanhos, como o coração natural. Isso é alcançado negativamente, e o mecanismo de Frank al -najma imita, à medida que o coração aumenta a produção em resposta ao aumento da embalagem sem a necessidade de sensores ou eletrônicos complicados.
O design também permite a composição individual do dispositivo, como alterar o comprimento do fio e da posição, projetado para atender às necessidades individuais do paciente.
Embora provar que o conceito é promissor, o trabalho ainda está em seu berço. O dispositivo foi construído nos modelos iniciais, em vez de componentes médicos, e estudos em animais mais longos serão necessários para verificar completamente a saúde da segurança, durabilidade e desempenho da tecnologia.
Antes de qualquer aplicação clínica, todos os principais componentes, incluindo versão totalmente transplantada e engenharia de tecidos, exigirão mais testes, incluindo estudos de animais a longo prazo.
indicação
O estudo fornece a primeira evidência de que técnicas robóticas suaves podem desenvolver com sucesso o coração artificial simétrico vital capaz de fornecer saída cardíaca adequada sob condições fisiológicas.
O coração misto que foi desenvolvido no estudo pode superar as deficiências dos corações artificiais atualmente disponíveis, o que pode fornecer superfícies anti -alojáveis e apoiar a integração de tecidos.
No futuro, a tecnologia de tinta pode ser desenvolvida, por exemplo, combinando moléculas que incentivam ativamente as células corporais e formam um revestimento interno funcional. Essa abordagem dupla para reduzir a coagulação do sangue e apoiar a integração dos tecidos do corpo pode reduzir a necessidade de tratar para os anticoagulantes ao longo da vida.
Embora o coração híbrido ainda não esteja pronto para uso clínico e exija mais testes e melhorias abrangentes, explica como robôs suaves e biomelicidade podem fornecer corações mais seguros, funcionais e mais funcionais no estágio final.
