Valve cardiace tipărite 3D din silicon

O echipă de cercetători de la ETH Zurich a colaborat cu compania sud-africană Strait Access Technologies pentru a crea valve cardiace artificiale tipărite 3D din silicon. Acestea ar putea servi ca valve de înlocuire pentru o populație îmbătrânită – ele reprezintă o soluție viabilă, deoarece sunt mai ușor de fabricat și mult mai accesibile decât cele care există deja pe piață în prezent.

Potrivit unui studiu publicat de Sewell-Loftin MK, 850.000 de persoane din întreaga lume vor avea nevoie de valve cardiace artificiale până în 2050, din cauza îmbătrânirii populației, a lipsei de exerciții fizice și a alimentației precare. Fabricarea aditivă ar putea oferi o modalitate de a satisface această nevoie importantă: în sectorul medical, aceasta permite ca fiecare dispozitiv să fie personalizat în funcție de pacient. Astfel, am putea avea valve tipărite 3D, proiectate în funcție de inima fiecărei persoane. ETH Zurich și Strait Access Technologies anticipează această cerere prin efectuarea testelor inițiale cu silicon.

Credite: Fergal Coulter / ETH Zurich

Înainte de a explica procesul de creare a acestor valve imprimate 3D, este important să trecem în revistă rolul lor. Inima noastră este formată din patru camere, fiecare cu o valvă care permite fluxului sanguin să se deplaseze într-o singură direcție. Dacă una dintre cele patru valve nu funcționează corect (scurgere, îngustare, distensie), sângele se întoarce în atrii sau ventricule, slăbind inima. Acesta este motivul pentru care se observă aritmii și insuficiențe cardiace. Aici intervin valvele artificiale: acestea pot fi inserate pentru a asigura o bună circulație a sângelui.

O valvă imprimată 3D în mai puțin de două ore

Totul începe cu o tomografie computerizată a aortei pacientului: aceasta face posibilă determinarea foarte precisă a formei și dimensiunii valvei cardiace care nu funcționează. Datele sunt apoi transformate într-un model digital pe baza căruia vor fi calculate forțele care acționează asupra valvei cardiace și potențiala deformare a acesteia. Cercetătorii explică faptul că imprimarea 3D a valvei artificiale durează apoi 1,5 ore (în comparație cu câteva zile pentru o valvă proiectată în mod tradițional). Ei au optat pentru silicon pentru că este un material compatibil cu corpul uman – valva imprimată 3D poate fi apoi întărită cu fibre de colagen care adaugă grosime. Echipa spune că fluxul de sânge prin valva cardiacă artificială imprimată 3D este la fel de bun ca și cel al unei valve fabricate în mod tradițional.

Scanarea 3D a aortei pacientului | Credit foto: Fergal Coulter / ETH Zurich

În cele din urmă, obiectivul va fi de a prelungi durata de viață a acestor valve de înlocuire de la 10 la 15 ani. În prezent, aceasta este durata de viață a valvelor artificiale la pacienți înainte ca acestea să trebuiască înlocuite. Manuel Schaffner, unul dintre participanții la studiu, explică: „Ar fi minunat dacă am putea produce într-o zi valve cardiace care să dureze o viață întreagă și chiar să crească odată cu pacientul, astfel încât să poată fi implantate și la tineri. Trebuie remarcat faptul că, în prezent, majoritatea pacienților trebuie să ia imunosupresoare sau anticoagulante pe viață pentru a împiedica organismul să respingă valva artificială, ceea ce produce efecte secundare adverse semnificative. Prin urmare, fabricarea aditivă ar putea elimina complet acest risc.”

Valva imprimată 3D

Primele rezultate sunt încurajatoare, dar va mai dura încă 10 ani până când valvele cardiace artificiale imprimate 3D vor fi pe piață. Cercetătorii trebuie să efectueze numeroase teste clinice. Aceștia explică faptul că efectuează mai multe teste cu materiale pentru a determina ce materiale prelungesc cel mai mult durata de viață a valvei artificiale. Puteți găsi mai multe informații pe site-ul oficial al ETH Zurich AICI.

Procesul de imprimare 3D a siliconului | Credits: Fergal Coulter / ETH Zurich)

.