3D tištěné srdeční chlopně ze silikonu
Tým výzkumníků z ETH v Curychu se spojil s jihoafrickou společností Strait Access Technologies a vytvořil umělé 3D tištěné srdeční chlopně ze silikonu. Ty by mohly sloužit jako náhrada chlopní pro stárnoucí populaci – představují životaschopné řešení, protože jsou jednodušší na výrobu a mnohem dostupnější než ty, které již dnes existují na trhu.
Podle studie zveřejněné společností Sewell-Loftin MK bude do roku 2050 850 000 lidí na celém světě potřebovat umělé srdeční chlopně kvůli stárnutí populace, nedostatku pohybu a špatné výživě. Aditivní výroba by mohla poskytnout způsob, jak tuto důležitou potřebu uspokojit: ve zdravotnictví umožňuje přizpůsobit každé zařízení pacientovi na míru. Mohli bychom tedy mít chlopně vytištěné na 3D tiskárně, navržené podle srdce každého člověka. Společnosti ETH Zurich a Strait Access Technologies tuto poptávku předvídají a provádějí první testy silikonu.
Kredity: Fergal Coulter / ETH Zurich
Před vysvětlením procesu tvorby těchto 3D tištěných chlopní je důležité přezkoumat jejich úlohu. Naše srdce se skládá ze čtyř komor, z nichž každá má chlopeň, která umožňuje proudění krve pouze jedním směrem. Pokud jedna ze čtyř chlopní nefunguje správně (netěsnost, zúžení, roztažení), krev se vrací do předsíní nebo komor, což oslabuje srdce. Proto dochází k arytmiím a srdečním selháním. Zde přicházejí na řadu umělé chlopně: mohou být vloženy, aby zajistily dobrý průtok krve.
Chlopeň vytištěná na 3D tiskárně za méně než dvě hodiny
Vše začíná CT vyšetřením aorty pacienta: to umožňuje velmi přesně určit tvar a velikost selhávající srdeční chlopně. Data se poté převedou do digitálního modelu, na němž se vypočtou síly působící na srdeční chlopeň a její případná deformace. Výzkumníci vysvětlují, že 3D tisk umělé chlopně pak trvá 1,5 hodiny (ve srovnání s několika dny u tradičně navržené chlopně). Pro silikon se rozhodli proto, že se jedná o materiál kompatibilní s lidským tělem – 3D vytištěná chlopeň pak může být vyztužena kolagenovými vlákny, která jí dodají tloušťku. Tým tvrdí, že průtok krve přes 3D vytištěnou umělou srdeční chlopeň je stejně dobrý jako u tradičně vyrobené chlopně.
Trojrozměrný sken aorty pacienta | Foto: Fergal Coulter / ETH Zurich
V konečném důsledku bude cílem prodloužit životnost těchto náhradních chlopní z 10 na 15 let. V současné době je to životnost umělých chlopní u pacientů, než je třeba je vyměnit. Manuel Schaffner, jeden z účastníků studie, vysvětluje: „Bylo by skvělé, kdybychom jednoho dne mohli vyrábět srdeční chlopně, které by vydržely celý život a dokonce by mohly růst s pacientem, takže by se mohly implantovat i mladým lidem. Je třeba poznamenat, že dnes musí většina pacientů doživotně užívat imunosupresiva nebo antikoagulancia, aby tělo umělou chlopeň neodmítlo, což má značné nežádoucí vedlejší účinky. Aditivní výroba by proto mohla toto riziko zcela eliminovat.“
3D tištěná chlopeň
První výsledky jsou povzbudivé, ale potrvá ještě 10 let, než budou umělé srdeční chlopně vytištěné 3D tiskem na trhu. Vědci musí provést mnoho klinických zkoušek. Vysvětlují, že provádějí několik testů materiálů, aby zjistili, které materiály nejvíce prodlužují životnost umělé chlopně. Více informací najdete na oficiálních stránkách ETH Zürich ZDE.
Proces 3D tisku silikonu | Credits: Fergal Coulter / ETH Zurich)
.