3D-tulostetut sydänläpät silikonista

Zürichin teknillisen korkeakoulun tutkijaryhmä on yhdessä eteläafrikkalaisen Strait Access Technologies -yrityksen kanssa luonut keinotekoisia 3D-tulostettuja sydänläppiä silikonista. Nämä voisivat toimia korvaavina läppinä ikääntyvälle väestölle – ne edustavat toteuttamiskelpoista ratkaisua, sillä ne ovat helpompia valmistaa ja paljon helpommin saatavilla kuin nykyisin markkinoilla jo olevat läpät.

Sewell-Loftin MK:n julkaiseman tutkimuksen mukaan 850 000 ihmistä maailmassa tarvitsee keinotekoisia sydänläppiä vuoteen 2050 mennessä väestön ikääntymisen, liikunnan puutteen ja huonon ravitsemuksen vuoksi. Additiivinen valmistus voisi tarjota keinon vastata tähän tärkeään tarpeeseen: lääketieteen alalla sen avulla jokainen laite voidaan räätälöidä potilaalle sopivaksi. Meillä voisi siis olla 3D-tulostettuja läppiä, jotka on suunniteltu kunkin henkilön sydämen mukaan. ETH Zürich ja Strait Access Technologies ennakoivat tätä kysyntää tekemällä ensimmäisiä silikonitestejä.

Credits: Fergal Coulter / ETH Zürich

Ennen kuin selitetään näiden 3D-tulostettujen venttiilien luomisprosessia, on tärkeää tarkastella niiden roolia. Sydämemme koostuu neljästä kammiosta, joista jokaisessa on venttiili, joka sallii verenkierron liikkua vain yhteen suuntaan. Jos jokin näistä neljästä venttiilistä ei toimi kunnolla (vuoto, ahtauma, laajentuma), veri palaa eteiseen tai kammioon, mikä heikentää sydäntä. Tämän vuoksi havaitaan rytmihäiriöitä ja sydämen vajaatoimintaa. Tässä tilanteessa tekoläpät tulevat kuvaan: ne voidaan asentaa hyvän verenkierron varmistamiseksi.

3D-tulostettu läppä alle kahdessa tunnissa

Kaikki alkaa potilaan aortan tietokonetomografiakuvauksella: sen avulla voidaan määrittää hyvin tarkasti vajaatoimisen sydänläpän muoto ja koko. Tiedot muutetaan sitten digitaaliseksi malliksi, jonka perusteella lasketaan sydänläppään vaikuttavat voimat ja sen mahdollinen muodonmuutos. Tutkijat selittävät, että tekoläpän 3D-tulostaminen kestää tämän jälkeen 1,5 tuntia (verrattuna useisiin päiviin perinteisesti suunnitellun läpän tapauksessa). He valitsivat silikonin, koska se on ihmiskehon kanssa yhteensopiva materiaali – 3D-tulostettu läppä voidaan sitten vahvistaa paksuutta lisäävillä kollageenikuiduilla. Ryhmän mukaan veren virtaus 3D-tulostetun tekosydänläpän läpi on yhtä hyvä kuin perinteisesti valmistetun läpän.

Potilaan aortan 3D-skannaus | Photo Credit: Fergal Coulter / ETH Zürich

Viime kädessä tavoitteena on pidentää näiden korvaavien läppien käyttöikää 10:stä 15 vuoteen. Tällä hetkellä tämä on tekoläppien elinikä potilailla ennen kuin ne on vaihdettava. Manuel Schaffner, yksi tutkimukseen osallistuneista, selittää: ”Olisi hienoa, jos voisimme jonain päivänä valmistaa sydänläppiä, jotka kestäisivät koko eliniän ja jopa kasvaisivat potilaan mukana, jotta niitä voitaisiin istuttaa myös nuorille ihmisille. On huomattava, että nykyään useimmat potilaat joutuvat käyttämään immunosuppressiivisia lääkkeitä tai antikoagulantteja koko elämänsä ajan estääkseen elimistöä hylkimästä tekoläppää, mikä aiheuttaa merkittäviä haittavaikutuksia. Additiivinen valmistus voisi siis poistaa tämän riskin kokonaan.”

3D-tulostettu läppä

Ensimmäiset tulokset ovat rohkaisevia, mutta kestää vielä 10 vuotta ennen kuin keinotekoiset 3D-tulostetut sydänläpät ovat markkinoilla. Tutkijoiden on tehtävä monia kliinisiä kokeita. He kertovat tekevänsä useita materiaalikokeita selvittääkseen, mitkä materiaalit pidentävät tekoläpän käyttöikää eniten. Löydät lisätietoja ETH Zürichin virallisilta verkkosivuilta TÄSTÄ.

Silikonin 3D-tulostusprosessi | Credits: Fergal Coulter / ETH Zürich)