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第一款柔性人造心脏问世

时间: 2017年07月20日 | 作者: Franziska Schmid | 来源: 苏黎世联邦理工学院
科学家利用柔性的硅胶,去尽量模仿人类心脏的形态和功能。

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苏黎世联邦理工学院(ETH)功能材料实验室的研究小组人员开发了一种硅胶材质人造心脏,能和心脏一样跳动。他们正与苏黎世产品开发组织合作,进一步测试这种人造心脏的功能。

 

它看起来就像是一个真正的心脏,也是第一个实现模仿人类心脏目标的柔性材料制作的人造心脏。现代医学使用的血泵有诸多缺点:它的机械部件,容易在患者生理脉冲不足时引起并发症,可能引发一些不良后果。因此,研究人员选择自然界作为模仿的对象,来制作人造心脏。

 

“因此,我们的目标就是开发一种几乎和病人心脏一样大小的人造心脏,并且在形态和功能上都尽可能的去模仿人类的心脏,”负责这个项目的Cohrs博士说道。一个功能健全,运转良好的人造心脏非常有必要,全世界有两千六百万人患有心脏衰竭,依靠捐献的心脏远远不够。人造血泵能帮助病人在获得捐献或他们自己的心脏能恢复之前渡过一段漫长的等待时间。

 

这个柔性人造心脏通过3D打印和脱蜡铸造技术,用硅胶材料制成。重量只有390克,体积为679 cm3。Cohrs博士表示,这个人造心脏是拥有复杂内部结构的一体结构。和人类心脏一样,它拥有左、右两个心室,只不过它们不是被隔膜隔开,而是被一个附加的室相隔。这个附加的室在加压空气的作用下充气或排气,用于泵送血液,代替人类心脏的肌肉收缩。             

 

通过实验,研究人员证实了,在运动、工作方式上,柔性人造心脏和人类心脏基本相同。但仍然存在一个问题:人造心脏目前只能持续跳动约3000次,仅仅能使用半个小时到45分钟。之后,材料就无法继续承受压力。对此,Cohrs博士说,这只是一个可行性试验,我们现在的目标并不是造出可植入的心脏,而是思考人造心脏发展的新方向。不过,材料的拉伸强度和性能的确需要做出极大的改善。

 

Cohrs和Petrou在苏黎世心脏计划中相识。心脏计划是苏黎世大学医学院的旗舰项目,汇聚了来自苏黎世和柏林各个学科和机构的20个研究小组。项目的一部分聚焦在现存的血泵上,例如如何减少因泵的机械部件引起的血液损伤;另一些则是研究极富弹性的膜和更具生物相容性的表面。

 

研究人员之间的积极交流也推动了苏黎世心脏计划的发展。开发血泵新技术的苏黎世产品组织研究人员,建立了模拟人类心血管系统的测试环境。人造心脏团队就利用了这个测试环境。Petrou自豪的表示,“我们的系统可能是现在世界上最先进的系统之一。”

 

心脏计划具有很大的吸引力,Cohrs和Petrou都想留在这一领域。Petrou说:“作为一名机械工程师,我永远想不到我会手握一颗柔软的心脏。现在我对这个项目非常感兴趣,也很想继续人造心脏的研究工作。”

 

撰文  Franziska Schmid

编译 朱雅文

 

原文链接:https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2017/07/artificial_heart.html


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