3D печать искусственных органов
Трехмерные технологии в медицине применяются в самых разнообразных целях, начиная от разработки хирургических инструментов и вспомогательных средств, заканчивая созданием биосовместимых имплантатов и искусственных органов. Не прекращаются работы по изготовлению живых тканей, идентичных человеческим, а также применению таких тканей в создании различных элементов людского организма. Однако не только живые ткани применяются для этих целей. К примеру, сегодня мы расскажем о том, как швейцарские ученые напечатали сердце на 3D принтере, состоящее из мягкого силикона.
Если при создании органов из живых тканей внимание ученых в основном направлено на почки, легкие, кости, кожу и кровеносные сосуды, то при изготовлении искусственных функциональных моделей ограничений практически нет. Именно безграничные возможности 3D печати позволили исследователям из Лаборатории Функциональных Материалов при Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich) изготовить полностью функционирующее силиконовое сердце на 3D принтере. Подробно об этом ниже.
Сердце на 3D принтере
Этот удивительный исследовательский проект, завершившийся вполне успешно, демонстрирующий потенциал трехмерных технологий в разработке функциональных элементов сердечно-сосудистой системы. Современные твердые механические насосы для перекачивания крови недостаточно функциональны и могут вызывать осложнения, ввиду чего работы по созданию мягких моделей сердца ведутся довольно давно. Изготовленное швейцарскими учеными искусственное сердце на 3D принтере бьется практически как настоящее, осуществляя около 3000 ударов (от 30 до 45 минут).
Целью разработчиков было создание искусственного сердца, функционирующего как настоящее, максимально приближенное к человеческому сердцу по форме и действию. Современные искусственные сердца обычно применяются в качестве промежуточного варианта перед операциями по пересадке сердца. Однако, существуют и постоянные варианты, но используются они гораздо реже. В то же время, количество пациентов с сердечно-сосудистой недостаточностью достигает около 26 миллионов во всем мире, и каждому из них просто не найдется донорского сердца.
Процесс создания
Чтобы создать сердце на 3D принтере изначально потребовалось разработать его 3D модель. Воспроизведена в объеме она была при помощи технологий 3D печати и литья по выплавляемым моделям. Готовый вариант весит 390 грамм и имеет объем в 679 см3. Сердце на 3D принтере состоит из левого и правого желудочка, разделенных дополнительной камерой. Эта камера раздувается и сдувается под воздействием сжатого воздуха, за счет чего и происходит откачивание жидкости из сердца. По сути, камера играет роль сердечных мышц.
В целом, сердце представляет собой силиконовый моноблок со сложной внутренней структурой, успешно повторяющей структуру человеческого сердца. К сожалению, срок действия разработанной модели очень короткий. Сердце на 3D принтере может биться от 30 до 45 минут и осуществлять около 3000 ударов. Для тестирования модели ученые подготовили уникальную систему, имитирующую сердечно-сосудистую систему человека. В качестве крови была использована жидкость идентичной вязкости.
Применение
Конечно, о реальном применении такой модели говорить пока рано. Однако целью ученых была именно проверка возможностей трехмерных методик и подтверждение достоверности концепции. Сами разработчики называют полученное сердце на 3D принтере вероятно одной из лучших подобных систем в мире, существующих на данный момент. И с этим сложно поспорить.
Никто не может сказать, когда удивительное сердце на 3D принтере может стать реальностью, а не концепцией. Полученные результаты исследований могут быть использованы в дальнейших разработках и совершенствовании методики. Как бы то ни было, начало созданию высококачественных реплик одного из жизненно важных человеческих органов уже положено.
