Инженеры Центра искусственных мышц EPFL разработали силиконовую аорту, которая может уменьшить нагрузку на сердце пациентов. Их открытие может предложить многообещающую альтернативу пересадке сердца.
"Более 23 миллионов человек во всем мире страдают от сердечной недостаточности. Заболевание обычно лечится с помощью трансплантата, но поскольку донорские сердца трудно достать, существует постоянная потребность в альтернативных методах лечения. Благодаря новым разработкам систем помощи сердечно-сосудистым заболеваниям мы можем отсрочить необходимость трансплантации или даже полностью исключить ее," говорит профессор Ив Перриар, руководитель Центра искусственных мышц EPFL в Школе инженерии. Он и команда из десяти других инженеров из Лаборатории интегрированных приводов EPFL (LAI) работали над новой технологией кардиологической помощи в течение последних четырех лет. Их открытие, в котором используются гибкие приводы, было опубликовано в Advanced Science.
Электроды и кремниевая аорта
Наши аорты от природы эластичны. Они расширяются, когда в них закачивается кровь из левого желудочка сердца, а затем сжимаются, чтобы распределить кровь по остальному телу. Но у пациентов, страдающих такими заболеваниями, как сердечная недостаточность, сердцу приходится больше работать, чтобы завершить этот цикл. Чтобы облегчить нагрузку на сердце, инженеры EPFL разработали искусственную аорту из кремния и серию электродов. Их устройство имплантируется сразу за аортальным клапаном и усиливает усилия аорты, работая как "расширенная аорта." Когда на устройство подается электрическое напряжение, искусственная аорта расширяется до диаметра, превышающего диаметр естественной аорты. "Преимущество нашей системы в том, что она снижает давление на сердце пациента. Идея состоит не в том, чтобы заменить сердце, а в том, чтобы помочь ему," говорит Йоан Сивет, ученый из LAI.
Помогает сердцу расходовать меньше энергии
Чтобы проверить свою систему, инженеры построили симулятор, состоящий из насосов и камер, которые воспроизводят условия кровотока и давления в сердце человека. "Протестировав наше устройство на симуляторе, мы смогли снизить количество необходимой сердечной энергии на 5.5%," говорит Цивет. Исследовательская группа теперь планирует провести дальнейшие испытания своей искусственной аорты и уже работает над новой конструкцией, которая обеспечивает лучшую производительность.
Однако настоящая проблема заключается на этапе производства. "Мы начали с нуля и должны были разработать новый производственный процесс, который позволил бы увеличить объем силиконовой трубки. Также пришлось преодолеть проблему электрического пробоя. Благодаря нашей многослойной конструкции, электрическое поле было достигнуто вдвое меньше, чем в одинарной мембране. Нам нужно было устранить проблему, а затем найти решение," говорит Цивет. Исследовательская группа подала патент на свою технологию. Есть надежда, что их открытие может быть использовано для лечения других заболеваний, таких как урологические расстройства, которые требуют аналогичного подхода.