3D-printede hjerteklapper af silikone
Et forskerhold fra ETH Zürich er gået sammen med den sydafrikanske virksomhed Strait Access Technologies om at skabe kunstige 3D-printede hjerteklapper af silikone. Disse kunne tjene som erstatningsventiler for en aldrende befolkning – de udgør en levedygtig løsning, da de er lettere at fremstille og meget mere tilgængelige end dem, der allerede findes på markedet i dag.
I henhold til en undersøgelse offentliggjort af Sewell-Loftin MK vil 850.000 mennesker på verdensplan få brug for kunstige hjerteklapper inden 2050 på grund af en aldrende befolkning, manglende fysisk aktivitet og dårlig ernæring. Additiv fremstilling kunne være en måde at opfylde dette vigtige behov på: i den medicinske sektor gør det det muligt at tilpasse hver enkelt anordning til patienten. Så vi kunne få 3D-printede klapper, der er designet efter det enkelte menneskes hjerte. ETH Zürich og Strait Access Technologies foregriber denne efterspørgsel ved at gennemføre de første silikoneprøver.
Credits: Fergal Coulter / ETH Zürich
Hvor vi forklarer processen med at skabe disse 3D-printede ventiler, er det vigtigt at gennemgå deres rolle. Vores hjerte består af fire kamre, der hver har en ventil, som kun tillader blodstrømmen at bevæge sig i én retning. Hvis en af de fire ventiler ikke fungerer korrekt (utæthed, forsnævring, udspilning), vender blodet tilbage til forkamrene eller hjertekamrene, hvilket svækker hjertet. Dette er grunden til, at der konstateres arytmier og hjertesvigt. Det er her, kunstige klapper kommer ind i billedet: de kan indsættes for at sikre en god blodgennemstrømning.
En 3D-printet klap på mindre end to timer
Det hele starter med en CT-scanning af patientens aorta: Dette gør det muligt at bestemme meget præcist formen og størrelsen af den svigtende hjerteklap. Dataene omdannes derefter til en digital model, hvorpå de kræfter, der virker på hjerteklappen, og dens potentielle deformation bliver beregnet. Forskerne forklarer, at det derefter tager 1,5 time at 3D-printe den kunstige klap (sammenlignet med flere dage for en traditionelt designet klap). De valgte silikone, fordi det er et materiale, der er kompatibelt med menneskekroppen – den 3D-printede klap kan derefter forstærkes med kollagenfibre, der tilføjer tykkelse. Holdet siger, at blodgennemstrømningen gennem den 3D-printede kunstige hjerteklap er lige så god som ved en traditionelt fremstillet klap.
3D-scanning af patientens aorta | Foto: Fergal Coulter / ETH Zürich
I sidste ende vil målet være at forlænge levetiden for disse udskiftningsklapper fra 10 til 15 år. I øjeblikket er dette levetiden for kunstige klapper hos patienter, før de skal udskiftes. Manuel Schaffner, en af deltagerne i undersøgelsen, forklarer: “Det ville være fantastisk, hvis vi en dag kunne fremstille hjerteklapper, der holder hele livet og endda kunne vokse med patienten, så de også kunne implanteres hos unge mennesker. Det skal bemærkes, at de fleste patienter i dag skal tage immunosuppressiva eller antikoagulantia hele livet for at forhindre, at kroppen afstøder den kunstige hjerteklap, hvilket giver betydelige negative bivirkninger. Additiv fremstilling kunne derfor helt fjerne denne risiko.”
3D-printet klap
De første resultater er opmuntrende, men der vil gå yderligere 10 år, før kunstige 3D-printede hjerteklapper er på markedet. Forskerne skal gennemføre mange kliniske forsøg. De forklarer, at de udfører flere materialeprøver for at afgøre, hvilke materialer der forlænger den kunstige klaps levetid mest. Du kan finde flere oplysninger på ETH Zürichs officielle websted HER.
Silikone 3D-udskrivningsprocessen | Credits: Fergal Coulter / ETH Zürich)