Cientistas desenvolvem coração artificial mais macio e duradouro

Nicholas Cohrs e seus colegas do Laboratório de Materiais Funcionais da Universidade de ETH em Zurique têm um novo conceito para o que chamam de coração artificial macio.

Ao desenvolver um coração artificial que se assemelha ao coração do próprio receptor, Cohrs e sua equipe esperam criar um dispositivo que possa sustentar pacientes por anos sem a necessidade de outra operação de transplante arriscada.

Por quase 50 anos, os cirurgiões transplantaram corações artificiais para pacientes que, de outra forma, morreriam de insuficiência cardíaca.

Esses dispositivos são feitos de plástico e metal. Eles podem sustentar a vida por dias e até meses enquanto os pacientes esperam pelo coração do doador.

Em alguns casos um coração artificial transplante pode ser permanente e pode levar vários anos, mas é provável que sobreviva mais de quatro anos menos de 60 por cento, O recorde que vive mais tempo com um coração artificial é de cinco anos.

As complicações que podem ocorrer com um transplante de coração artificial incluem sangramento, infecção e falência de órgãos.

Um problema comum com corações artificiais é a tendência de permitir que o sangue coagule devido à sua composição rígida.

Coágulos sanguíneos podem levar a um acidente vascular cerebral.

Experimente um toque suave e personalizado

Um coração artificial com menos rigidez pode melhorar o fluxo sanguíneo e reduzir as chances de coagulação.

Inicialmente, Cohrs e sua equipe experimentaram silicone, uma substância que é principalmente não reativa, estável e resistente a ambientes extremos. Existem também várias aplicações das ciências da vida.

“É claro que o silicone é um material artificial, que não é tecido humano e não pode se assemelhar diretamente a ele”, disse Cohrs à Healthline. "No entanto, é um material macio e pode imitar as propriedades materiais do tecido humano até certo ponto. Nós o usamos porque é um material estabelecido para implantes e está disponível em muitos fornecedores diferentes".

O coração de silicone é projetado usando software de desenho assistido por computador (CAD), criando um órgão mole que se assemelha ao coração humano em composição, forma e função.

Para um transplante real, uma tomografia computadorizada do coração do paciente forma a base do desenho, garantindo sua aproximação.

Modificações no design do coração são necessárias para permitir que ele se mova de forma independente, incluindo uma câmara que infla e sopra com ar comprimido.

No deles experimentos, A equipe de Cohrs usou uma impressora 3D para criar um molde de coração de plástico.

“Fazemos nosso coração artificial não diretamente por impressão 3D, mas precisamos de impressoras 3D porque não é possível fazer um dispositivo tão macio com técnicas tradicionais de fabricação”, diz Cohrs. "Imprimimos em 3D o negativo do coração e o usamos como um molde que depois dissolvemos."

Inicialmente, o molde foi preenchido com silicone, resultando em um coração de 13 quilos - um dispositivo que é cerca de um terço mais pesado que o coração adulto médio.

Quando implantado, ele se liga a válvulas, artérias e veias e é alimentado por uma máquina pneumática externa portátil.

Cohrs e sua equipe testaram seu coração de silicone em abril de 2016, colocando-o em um dispositivo de rejuvenescimento híbrido. Os resultados mostraram que o fluxo sanguíneo do coração de silicone é semelhante ao do coração humano real.

No entanto, o coração de silicone levou aproximadamente 3,000 batimentos cardíacos antes de explodir de estresse. A uma frequência cardíaca em repouso de 60 batimentos por minuto, o coração ficaria para trás em menos de uma hora.

Os cientistas publicaram suas descobertas na revista Órgãos Artificiais

Olhe além do silicone

De seus experimentos iniciais, a equipe de Cohr mudou de silicone para outros materiais.

"Estamos testando diferentes polímeros para tornar o coração artificial mais estável e aumentar sua vida útil", disse Cohrs. "Também alteramos e otimizamos a geometria."

Seu último coração dura um milhão de batimentos cardíacos - ou cerca de 1 dia de vida.

Outras modificações melhorarão o coração, embora possa levar décadas até que alguém esteja pronto para testes na vida real.

“Nosso objetivo final, é claro, seria um coração artificial macio que pudesse produzir fluxo sanguíneo fisiológico e natural, ter uma vida útil suficiente e não causar eventos adversos”, disse Cohrs. "Se isso é possível ainda não é conhecido, mas ficamos satisfeitos com os primeiros resultados."

“Desenvolver um implante artificial interno tão complexo é muito difícil e leva muito tempo”, acrescentou Cohrs. "Não podemos prever quando poderemos ter um coração de trabalho final que atenda a todos os requisitos e esteja pronto para implantação. Isso geralmente leva anos. "

"Mas, ao publicar nossa pesquisa, apresentamos evidências de suavidade na terapia do coração artificial".

O processo que Cohrs e sua equipe usaram - usando software CAD simples e impressão 3D - poderia tornar amplamente disponíveis corações artificiais personalizados.

Esses corações, por sua vez, podem durar mais do que os dispositivos de hoje - talvez até 15 anos e, esperançosamente, pelo resto da vida do destinatário.