По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), болезни сердечно-сосудистой системы выступают основной причиной смерти в мире. Так, в 2012 году в результате этих патологий скончались 17,5 миллиона человек. Хотя усилия по снижению показателя сосредоточены на выявлении факторов риска и профилактике, ученые также ищут способы реабилитации пациентов в терминальных состояниях. Одним из них служит трансплантация сердца. Подобные операции предполагают сравнительно высокую выживаемость, которая, тем не менее, ограничена отторжением нового органа. Ожидание донора при этом длится от нескольких месяцев, и пациенты нередко умирают до наступления очереди.
В качестве альтернативы рассматривается пересадка искусственного сердца. Например, в 2015 году китайские ученые испытали на овце устройство, работа которого повторяет механизм ракетного двигателя. На сегодняшний день такие системы, однако, используются в качестве временных и не обладают нужной функциональностью оригинала. В новой работе специалисты из Швейцарской высшей технической школы Цюриха представили метод создания полноценного искусственного сердца. Орган производился с помощью 3D-принтера. Авторы изготовили его методом литья по выплавляемым моделям (lost-wax casting): напечатали пресс-форму, в которую затем поместили жидкий силикон.
Объем прототипа составил 679 кубических сантиметров, масса — 390 граммов (средние значения — 253 и 332 грамма у женщин и мужчин соответственно). Несмотря на больший вес, строение искусственного органа соответствует настоящему: он состоит из левой и правой камер с клапанами, от которых отходят трубки, играющие роль аорты, верхней полой, нижней полой и легочных вен. Перекачка жидкости и сокращения обеспечиваются воздушными насосами. В рамках испытаний ученые моделировали разные уровни нагрузки: при частоте 80 ударов в минуту имплантат пропускал жидкость (ее вязкость приближалась к показателю крови) со скоростью 2,2 литра в минуту (примерно вдвое меньше нужного).
Среднее пульсовое давление в аорте — разница между систолическим, «выталкивающим», и диастолическим — при этом достигало 48 миллиметров ртутного столба, что согласуется с целевым значением (30–50 миллиметров ртутного столба). Таким образом, прототип полностью воспроизводил работу настоящего сердца. Отмечается, что из-за применяемого материала он оказался недолговечен: в условиях, приближенных к реальным, имплантат выдерживал порядка трех тысяч сокращений — в норме меньше часа. Тем не менее, по словам авторов, эксперимент указывает на перспективность технологии. В ближайшее время они продолжат совершенствование метода для продления срока службы устройства.
Подробности исследования представлены в журнале Artificial Organs.
Ранее ученые показали, что прогноз операций по пересадке сердца связан с фазами Луны, и протестировали трансплантацию органа от свиньи примату.
Наука
Денис Стригун
