Wetenschappers hebben een biorobotisch hart gecreëerd: het klopt als een echt hart
Kun je je een hart voorstellen dat half menselijk is en half niet? Een groep wetenschappers is erin geslaagd dit te realiseren. Maar wat is het doel en welke functie heeft het? Laten we het samen uitzoeken.
Het biorobotisch hart klopt als het menselijk hart: waar dient het voor?
Device
Een groep onderzoekers is erin geslaagd een biorobotisch hart te maken door een biologisch hart te combineren met een robotische siliconenpomp. Dit alles heeft een onmiskenbaar futuristisch tintje en kan misschien beangstigend zijn, maar de enorme en steeds toenemende vooruitgang op dit gebied zal ons naar steeds ongelooflijker realiteiten leiden. Het hart in kwestie kan net zo kloppen als het echte hart: het team concentreerde zich op een hartklep aan de linkerkant van het hart en presenteerde de simulatie in een gepubliceerd onderzoek.
De simulator in kwestie is in staat om zowel de structuur als de functie van een gezond of beschadigd hart te reproduceren en de bewegingen ervan na te bootsen. Ellen Roche, biomedisch ingenieur aan het Massachusetts Institute of Technology en hoofdauteur van het onderzoek, zei: "De simulator heeft een enorm voordeel als onderzoeksinstrument voor mensen die verschillende aandoeningen en ingrepen aan hartkleppen bestuderen. Het kan dienen als een chirurgisch trainingsplatform voor artsen, medische studenten en stagiairs, het kan apparaatingenieurs in staat stellen om hun nieuwe ontwerpen te bestuderen en het kan zelfs patiënten helpen om hun ziekte en mogelijke behandelingen beter te begrijpen."
Biorobotisch hart, lange bewaring en onderzoek naar mitralisklepregurgitatie
Device
Een instrument waarmee hartchirurgische interventies verfijnd kunnen worden, maar ook de mogelijkheid biedt om ons hart grondiger te bestuderen en nieuwe oplossingen voor therapeutische benaderingen te vinden. Normaal gesproken worden nieuwe interventiemethoden, wanneer ze worden ontwikkeld, uitgebreid getest door middel van talloze simulaties en experimenten op proefdieren. De tot nu toe beschikbare cardiale simulatoren hebben echter verschillende beperkingen, te beginnen met de houdbaarheid, die slechts twee tot vier uur is. Daarnaast nemen toepassingen in het laboratorium veel tijd in beslag, zijn ze duur en zijn benaderingen die succesvol blijken bij dieren niet altijd even geschikt voor mensen.
Met het biorobotisch hart zijn deze obstakels uit de weg geruimd: het hart heeft een levensduur van enkele maanden en niet slechts enkele uren zoals eerder ontwikkelde oplossingen, waardoor de kosten aanzienlijk dalen en de experimentele tijd langer duurt. Wetenschappers hebben de aandacht gevestigd op één aandoening in het bijzonder: mitralisklepregurgitatie, een aandoening waarbij de klep tussen de linker hartkamers niet goed sluit. Het gevolg is dat tijdens ventriculaire contractie het bloed, net als bij regurgitatie, terugstroomt door de mitralisklep. Dit probleem treft wereldwijd ongeveer 24 miljoen mensen en kan tot zeer ernstige gevolgen leiden, waaronder zwelling van armen of benen, kortademigheid en hartfalen.
De mitralisklep heeft een zeer ingewikkelde en complexe structuur, wat chirurgische ingrepen uiterst delicaat en moeilijk maakt. Daarom is onderzoek naar nieuwe interventiemethoden noodzakelijk.
Nieuwe chirurgische procedures dankzij de biorobotische simulator: de volgende stappen
Pickpik
Om het biorobotisch hart te creëren om de mitralisklep in zowel gezonde als ongezonde omstandigheden te bestuderen, gebruikte het team van wetenschappers het hart van een varken, waarvan de klep vaak wordt gebruikt om een beschadigde menselijke klep te vervangen. De linkerkamer van het orgaan werd vervangen door een luchtbediend robotisch siliconepompsysteem. Tijdens het oppompen drukt de pomp het hart samen door de natuurlijke bewegingen van de hartspier te reproduceren, terwijl kunstbloed door een geconstrueerd circulatiesysteem wordt gepompt. Kortom, de hartslag van het menselijk hart is perfect gereproduceerd op een kunstmatige manier en op dit punt was het mogelijk om door te gaan naar de volgende fase: het bestuderen van de mitralisklep in een toestand van ziekte.
Na schade aan het getroffen deel te hebben veroorzaakt, gedroeg het biorobotisch hart zich als elk ander hart met een problematische mitralisklep. Op dit punt nodigden de wetenschappers hartchirurgen uit om op drie verschillende manieren in te grijpen op de schade: het sluiten van het klepweefsel met behulp van kunstmatige koorden, het transplanteren van een vervangende prothetische klep en het implanteren van een apparaat om de klep te helpen sluiten. In alle drie de gevallen bleken de benaderingen effectief, waardoor de goede hartfunctie werd hersteld. Hierdoor konden wetenschappers ook realtime gegevens verkrijgen tijdens chirurgische ingrepen. Het kunstmatige bloed is transparant en maakt het mogelijk om elke stap van de hele procedure te volgen, wat niet mogelijk is in het menselijk lichaam.
De volgende stap is het verder verbeteren van de biorobotische simulator, het nog verder verlengen van de conserveringstijden, het verkorten van de productietijden en het gebruiken van 3D-printen om een synthetisch menselijk hart te reproduceren, waarbij afstand wordt gedaan van het varkenshart. Wat vind je van dit nieuwe wetenschappelijke resultaat?
