必要性は高く、世界中で約 2,600 万人が心不全を抱えて暮らしており、その多くがドナーの心臓を切実に待っています。待機期間中の生存を確実にするために、機械式人工心臓と心臓補助システムがすでに使用されています。これらは、ドナーの心臓が利用可能になるか、患者の心臓が自然に回復するまでの時間を稼ぐことを目的としています。しかし、以前の概念には改善の必要があります。人工心臓の機構は故障しやすく、システムは依然として非常に人工的です。
できるだけオリジナルに近いものを
スイス連邦工科大学チューリッヒ校のニコラス・コールズ教授は、「目標は、患者の心臓とほぼ同じ大きさで、形状と機能が人間の心臓にできるだけ似た心臓を開発することだ」と語る。彼と彼の同僚は現在、これまで以上に一貫してこの目標を実行しています。
彼らは3Dプリンターを使用してシリコンから人工心臓を作りました。柔らかい構造の重さは 390 グラム、体積は 679 立方センチメートルです。 「これは複雑な内部構造を持つシリコン モノブロックです」とコールス氏は説明します。この人工臓器は、そのモデルに似ているだけでなく、機能も同様です。本物の人間の心臓と同じように、心臓の右半分と左半分があります。オリジナルとは異なり、これらはパーティションではなく、追加の部屋によって区切られています。この要素は心筋の機能を引き継ぎます。空気圧により心筋がリズミカルに膨張し、それによって隣接する 2 つの血液室内の液体を移動させます。
試験は合格したけど…
理論的な概念についてはここまでです。研究者たちは、それが実際に機能するかどうかをテストしました。これを行うために、彼らは血液に匹敵する粘度の液体が循環するシステムにシリコン製の心臓を接続し、プロトタイプにポンプを送りました。人工心臓は基本的にうまく機能し、人間の心臓と非常によく似た動きをすることが判明しました。原則として、結果は有望であるように見えます。
しかし、問題が浮上した。これまでのところ、シリコーン心臓は約 3,000 回の拍動にしか耐えられず、それを超えると材料は応力に耐えられなくなる、と研究者らは報告している。もちろん、この実行時間は短すぎます。30 分から 15 分の 3 に相当します。しかし研究者らによれば、改善の余地はあるという。今後は材料の耐引裂性を大幅に改善する必要があるという。コールズ氏は次のように説明します。「この実験は明らかに実現可能性のテストです。私たちの目標は、移植可能な心臓を想像することではなく、人工心臓を開発する際に新しい方向を考えることでした。」この研究者は実際には機械エンジニアであり、物理的な機械に対する情熱を培ってきました。今ではこの研究にとても魅了されているので、今後も人工心臓の開発に取り組みたいと思っています」とペトロ氏は言います。
これが柔らかい人工心臓の仕組みです。 (ビデオ: チューリッヒ工科大学)
