3D nyomtatott szívbillentyűk szilikonból

Az ETH Zürich kutatócsoportja a dél-afrikai Strait Access Technologies céggel együttműködve mesterséges 3D nyomtatott szívbillentyűket készített szilikonból. Ezek az elöregedő lakosság pótlására szolgáló billentyűk lehetnek – életképes megoldást jelentenek, mivel könnyebben gyárthatók és sokkal könnyebben hozzáférhetőek, mint a ma már piacon lévők.

A Sewell-Loftin MK által közzétett tanulmány szerint 2050-re világszerte 850 000 embernek lesz szüksége mesterséges szívbillentyűre az öregedő népesség, a testmozgás hiánya és a rossz táplálkozás miatt. Az additív gyártás módot adhat ennek a fontos igénynek a kielégítésére: az orvosi ágazatban lehetővé teszi, hogy minden egyes eszközt személyre szabottan a betegre szabjanak. Tehát 3D nyomtatott billentyűket kaphatnánk, amelyeket minden egyes ember szívének megfelelően terveznének. Az ETH Zürich és a Strait Access Technologies a kezdeti szilikontesztek elvégzésével elébe megy ennek az igénynek.

Kreditpontok: Fergal Coulter / ETH Zürich

Mielőtt elmagyaráznánk ezeknek a 3D nyomtatott szelepeknek a létrehozásának folyamatát, fontos áttekinteni a szerepüket. A szívünk négy kamrából áll, amelyek mindegyike egy-egy billentyűvel rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy a véráramlás csak egy irányba haladjon. Ha a négy billentyű közül valamelyik nem működik megfelelően (szivárgás, szűkület, tágulás), a vér visszatér a pitvarokba vagy a kamrákba, gyengítve ezzel a szívet. Ezért ritmuszavarok és szívelégtelenségek figyelhetők meg. Itt jönnek a képbe a műbillentyűk: ezeket be lehet ültetni, hogy biztosítsák a jó véráramlást.

Egy 3D nyomtatott billentyű kevesebb mint két óra alatt

Az egész a páciens aortájának CT-vizsgálatával kezdődik: ez lehetővé teszi, hogy nagyon pontosan meghatározzák a meghibásodott szívbillentyű alakját és méretét. Az adatokat ezután digitális modellé alakítják át, amelyen kiszámítják a szívbillentyűre ható erőket és annak lehetséges deformációját. A kutatók kifejtik, hogy ezután 1,5 órát vesz igénybe a mesterséges billentyű 3D nyomtatása (szemben a hagyományosan tervezett billentyű több napjával). Azért választották a szilikont, mert ez az emberi testtel kompatibilis anyag – a 3D nyomtatott billentyűt ezután kollagénszálakkal lehet megerősíteni, amelyek vastagságot adnak hozzá. A csapat szerint a 3D nyomtatott mesterséges szívbillentyűn keresztül a vér áramlása ugyanolyan jó, mint egy hagyományosan gyártott billentyűé.

A páciens aortájának 3D szkennelése | Photo Credit: Fergal Coulter / ETH Zürich

A cél végső soron az lesz, hogy az ilyen pótbillentyűk élettartamát 10-15 évvel meghosszabbítsák. Jelenleg ez a műbillentyűk élettartama a betegeknél, mielőtt cserére szorulnának. Manuel Schaffner, a tanulmány egyik résztvevője elmagyarázza: “Csodálatos lenne, ha egy napon olyan szívbillentyűket tudnánk előállítani, amelyek egy életen át tartanának, és akár együtt is nőhetnének a pácienssel, így fiataloknak is be lehetne ültetni őket. Meg kell jegyezni, hogy ma a legtöbb betegnek egész életében immunszuppresszánsokat vagy véralvadásgátlókat kell szednie, hogy a szervezet ne lökje ki a műbillentyűt, ami jelentős mellékhatásokkal jár. Az additív gyártás tehát teljesen kiküszöbölhetné ezt a kockázatot.”

3D nyomtatott billentyű

Az első eredmények biztatóak, de még 10 évbe telik, mire a mesterséges 3D nyomtatott szívbillentyűk piacra kerülnek. A kutatóknak számos klinikai vizsgálatot kell elvégezniük. Elmagyarázzák, hogy számos anyagtesztet végeznek, hogy megállapítsák, mely anyagok hosszabbítják meg leginkább a műbillentyű élettartamát. További információk az ETH Zürich hivatalos honlapján ITT találhatók.

A szilikon 3D nyomtatási eljárás | Credits: Fergal Coulter / ETH Zürich)