Amerikai mérnökök műszívvázat készítettek

Amerikai kutatók úgy vélik, hatalmas lépést tettek azért, hogy belátható időn belül transzplantációra alkalmas emberi szív készülhessen. Ehhez egy vattacukorgyártó géphez hasonló szerkezettel állították elő az emberi szív vázát.

Forrás: Harvard SEAS

A világon a legtöbb ember szívvel kapcsolatos betegségek miatt hal meg, a szívgyógyászat terén tehát kulcsfontosságú minden olyan lépés, ami saját izmokból, erekből növesztett, az eredetivel azonos szerv transzplantációját segíti. A kutatóknak nincs más dolguk, mint lemásolni a szívet alkotó jellegzetes struktúrákat, hogy az alapoktól kezdve beültetésre alkalmas teljes emberi szívet hozzanak létre. A Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) biomérnökei megalkották az emberi szívkamrák első modelljét.

Az emberi szív spirális elrendezésének vázlatos ábrázolása Fotó: Harvard SEAS/Betegség Biofizikai Csoport

Szívkamraműködés a műszívben

Egyúttal bebizonyították, hogy az izmok ismert elrendeződése jelentősen megnöveli a kamra által pumpálható vér mennyiségét minden egyes összehúzódáskor. 

Utóbbi történet több mint 300 évre nyúlik vissza. Richard Lower angol sebész Tractatus de Corde című könyvében – a szerző a filozófus John Locke-ot munkatársai, II. Károly királyt pedig páciensei közé sorolta – 1669-ben írta le először a szívizmok különleges elrendezését. Az ezt követő három évszázad során a kutatók alaposan feltérképezték a szív anatómiáját, de a speciális izmok működésének magyarázata továbbra is kihívást jelentett. Edward Sallin, az Alabama Egyetem Birminghami Orvostudományi Kar Biomatematikai Tanszékének korábbi elnöke 1969-ben azt állította, hogy ez a szerkezet teszi lehetővé a lehető legtöbb vér pumpálását minden egyes összehúzódáskor, de ezt a feltevést senki sem igazolta. John Zimmerman, a SEAS kutatója szerint a kutatócsoportjuk célja egy olyan modell létrehozása volt, amely lehetővé teszi Sallin elméletének tesztelését – írták az érintettek a Science-ben megjelent tanulmányukban.

Mesterséges szív vattacukorgépből?

A Focused Rotary Jet Spinning (FRJS) névre keresztelt technika több mikrométertől több száz nanométerig terjedő átmérőjű, spirálisan egymáshoz igazított szálak gyártását teszi lehetővé – olvasható a Live-science.org-on. Az amerikaiak ezzel a módszerrel ellenőrzött szerkezetű szöveti struktúrák fejlesztettek ki. Az eljárás lényege, hogy a folyékony polimeroldatot tartályba öntik, és egy kis nyíláson keresztül centrifugális erővel kinyomják – 

az eszköz a vattacukor-készítő géphez hasonlóan működik. 

A műszív modellkamrái ugyanazzal a csavaró mozdulattal vertek, mint egy valódi emberi szív Fotó: Harvard SEAS/Betegség Biofizikai Csoport

Az oldószer elpárolog, amikor az oldat kilép a tartályból, a polimerek pedig megszilárdulnak és szálakat képeznek. A szálak elhelyezkedését légáram segítségével szabályozni tudták. A csoport szerint az eszköz megdöntésével és forgatásával a rostok a szívizmok alakját veszik fel, megfelelő beállítással a szálak szerkezete finomhangolható. Huibin Chang, a SEAS posztdoktora szerint az emberi szív számos izomrétegből áll, amelyek különböző fokú összehangoltsággal rendelkeznek.

A csapat szívkamra formájú állványzatot készített, majd patkány- és emberi szívizomsejteket terítettek rá, vékony rétegben izomszövetet növesztve. A modellkamrák ugyanazzal a csavaró mozdulattal vertek, mint egy valódi emberi szív. A csapat szerint ezzel a szerkezeti megoldással pumpálható ki a legtöbb vér a kamrából, ami alátámasztja Sallin elméletét.

Ez a munka jelentős előrelépés a szervek biogyártása terén, és közelebb visz minket végső célunkhoz, hogy mesterséges emberi szívet építsünk transzplantációhoz

– mondta Kit Parker, a tanulmány vezető szerzője, a SEAS biomérnöki és alkalmazott fizika professzora. A kutatók az eszköz segítségével nemcsak ember méretű, hanem akár bálnák szívéhez hasonló vázat is tudnak készíteni.

A szakemberek szerint munkájuk felgyorsíthatja a transzplantációs célokat szolgáló mesterséges szívek gyártását. Sőt, még az orvostudományon túl, például különleges figyelmet érdemlő élelmiszerek csomagolásánál is használható a technológia.

Borítókép: Kép a műszívmodellről (Fotó: Harvard SEAS)