اقتصاد دانش بنیان

قلب مصنوعی با بافت نرم رویایی محقق میشود؟

قلبهاي آينده چاپ خواهند شد

اختراع قلب مصنوعي از آرزوهاي دنياي پزشکي بوده و هست. تلاشهايي از اواسط قرن بيستم براي ابداع قلب مصنوعي کارآمد انجام شده، اما هنوز به نتيجهاي ملموس نرسيده است. به نظر ميرسد اين وضعيت در حال تغيير باشد و با پيشرفتي که در اين زمينه صورت گرفته شايد بهزودي شاهد استفاده از اولين سريهاي قلب مصنوعي باشيم.

بهتازگي نوعي قلب مصنوعي ابداع شده که به صورت کامل بافتي نرم دارد تا بتواند به بيشترين ميزان ممکن به ساختار طبيعي قلب نزديک شود. اين پژوهش به مديريت دکتر وندلين استارک، استاد مهندسي کاربردي مواد، در موسسه فدرال فناوري سوئيس انجام گرفته است. دليل تقليد طبيعت به عنوان يک مدل بسيار روشن به نظر ميرسد. اگر معايب استفاده از پمپهاي خون را که امروزه به صورت متداول مصرف دارند، در نظر بگيريم، درمييابيم قطعات مکانيکي آنها زماني که بيمار ضربان عادي نداشته باشد دچار اختلال ميشود و همين خود سبب القاي مشکلاتي براي بيمار ميگردد. نيکلاس کر، يکي از محققان اين پروژه، ميگويد: «هدف ما توسعه قلبي مصنوعي بود که تقريبا در ابعاد قلب طبيعي باشد و تا آنجا که ميسر است فعاليتهاي يک قلب طبيعي را از ديدگاه فرم و عملکرد تقليد کند.» ابداع يک قلب مصنوعي داراي کارکرد، يک ضرورت اساسي به نظر ميآيد. در حدود چند ميليون نفر در جهان با اختلال قلب دست و پنجه نرم ميکنند و همواره تعداد قلبهاي اهدايي از ميزان تقاضا کمتر است. پمپهاي خون که امروزه در پزشکي تجويز ميشوند تنها فاصله زماني بيمار تا عمل جراحي پيوند قلب را پوشش ميدهد.

ساختار قلب ابداعشده

قلب مصنوعي با بافت نرم به کمک فناوري چاپ سهبعدي از سيليکون ساخته شده و در حدود 390 گرم وزن و 679 سانتيمترمکعب حجم دارد. کر شرح ميدهد: «ساختار قلب مصنوعي به صورت يک مونو بلاک سيليکوني با ساختار پيچيده داخلي طراحي شده. اين قلب دقيقا مانند نوع طبيعي آن يک بطن چپ و يک بطن راست دارد. اين دو قسمت با يک اتاقک اضافي از يکديگر جداسازي ميشوند. اين اتاقک به واسطه فشار هواي فشرده شده منبسط و منقبض ميگردد و نيروي لازم براي پمپاژ خون را فراهم ميآورد. در قلب طبيعي انسان انبساط و انقباض ماهيچههاي طبيعي اين نقش را به عهده دارند.»

حرکت با رويکردي تازه

آناستاسيوز پترو، از محققان گروه توسعه محصول سوئيس، با مديريت دکتر ميرکو مبولت عملکرد اين قلب مصنوعي را آزمودند. نتايج اين پژوهش در مجله ارگانهاي مصنوعي به چاپ رسيد. آنها نشان دادند که اين قلب مصنوعي تا حدود زيادي کارکرد پايهاي قلب را تقليد ميکند. اگرچه هنوز يک مشکل وجود دارد؛ دوام اين نوآوري سه هزار ضربان است که تنها با 45 دقيقه تپش قلب برابري ميکند و پس از اين زمان بر اثر فشار پمپاژ و ضربان قلب از بين ميرود. کر توضيح ميدهد اين تنها يک آزمون براي بررسي امکان ابداع قلب مصنوعي بود. هدف در اين مطالعه توليد يک قلب آماده براي پيوند نبود، اما جهتي جديد را به ما نشان داد که بايد در پژوهشهاي بعدي به سمت آن حرکت کنيم. در اين راه مسلما مقاومت تنش و عملکرد مواد بايد به گونهاي معنادار بهبود يابد.

نزديکي محققان به يکديگر

براي انجام اين پژوهش که پروژه دانشگاه پزشکي زوريخ به حساب ميآيد 20 گروه از محققان در زمينههاي مختلف از برلين و زوريخ با يکديگر همکاري داشتند. قسمتي از پژوهش شامل بهبود عملکرد پمپهاي خون متداول بود؛ به عنوان مثال چگونگي کاهش خسارت القا شده از قسمتهاي مکانيکي پمپ را در حالي که بقيه غشاها بسيار انعطافپذير و با سطوح زيست سازگار بودند، مورد بررسي قرار دادند. تمام اين موارد تنها با يک همکاري گسترده بين رشتهاي در برلين و زوريخ صورت پذيرفت. دانشجويان گروه توسعه مواد زوريخ براي انجام اين مطالعه نوعي فناوري محيط تست را ابداع کردند که براي برآورد نهايي به کار رفت. اين نوآوري ميتواند فعاليت سيستم قلبي - عروقي بدن انسان را تقليد کند. محققان قلب مصنوعي از اين محيط تست براي توسعه فرآيند پمپاژ با استفاده از مايعي با گرانروي (Viscosity) مشابه خون بهره بردند. پترو شرح ميدهد: «سيستم ابداعي ما يکي از از بهترينها در دنيا خواهد بود. به عنوان مثال يک مهندس مکانيک هيچگاه تصور نميکرد روزي بتوانم يک قلب مصنوعي با بافت نرم را که در آزمايشگاه توليد شده در دست بگيرم. نتايج اين پژوهش آنچنان خوب ظاهر شد که ما قصد داريم مطالعات در اين زمينه را ادامه دهيم.»

منبع: مجله دانش بنیان