Ljudsko srce kuca 100.000 puta na dan, a svaki otkucaj cirkulira krv, kisik i hranjive tvari u sve dijelove tijela. Do zatajenja srca dolazi kada organ veličine šake ne može pravilno obavljati ovu vitalnu funkciju.
Većina ljudi s tim stanjem prisiljena je tražiti dugotrajnu mehaničku potporu za cirkulaciju krvi. Dok su pumpe i umjetna srca dostupni već više od 40 godina, opcije koje su trenutačno u ponudi nisu najbolje rješenje za njihove korisnike.
POGLEDAJTE VIDEO:
Novo normalno
Uređaji su često bučni i zahtijevaju od pacijenata da nose teške baterije i da im kroz kožu prolaze žice za napajanje uređaja. Neki čak za cirkulaciju krvi upotrebljavaju pumpe izvan tijela.
No, istraživači se nadaju da će nova generacija umjetnih srca poboljšati stvari.
„Naša je vizija da čovjek treba živjeti potpuno normalan život s umjetnim srcem”, kaže Ina Laura Perkins, koordinatorica projekta ArtOfHeart kojega financira EU.
Zatajenje srca značajno utječe na kvalitetu života. Uobičajene aktivnosti poput penjanja stepenicama, obavljanja kućanskih poslova ili čak oblačenja postaju teške.
Sudjelovanje u društvenim aktivnostima i zadržavanje posla također predstavljaju izazov. Nakon što pacijenti dođu do točke ozbiljnog zatajenja srca, često postaju vezani za krevet.
Kardiovaskularne bolesti svake godine ubijaju 3,9 milijuna ljudi diljem Europe, što čini 45 % svih smrti. Europska mreža za srce procjenjuje da će više od 10 milijuna ljudi u EU-u vjerojatno biti pogođeno zatajenjem srca.
Premda transplantacije mogu ponuditi rješenje, samo nekolicina odabranih pacijenata dolazi na liste čekanja za takvu operaciju zbog ozbiljne nestašice donorskih srca diljem svijeta. Posljedično, mogućnost učinkovite umjetne alternative mnogima bi bila spas.
Osim što je s njima teško živjeti, današnja umjetna srca također mogu oštetiti krv.„Ono što mislim da sprječava umjetna srca da stvarno ostvare svoj puni potencijal jesu komplikacije povezane s krvlju od kojih pacijenti obolijevaju”, kaže Perkins.
Foto: Dreamstime
POGLEDAJTE VIDEO S LEOM JUREŠIĆEM: ‘NEKI ULETI SU DOSTA SIMPATIČNI’
Švedski testovi
Projekt ArtOfHeart, kojega djelomično financira Europsko vijeće za inovacije (EIC), ulaže 38 milijuna eura za provođenje kliničkog i pretkliničkog testiranja umjetnog srca koje je razvila švedska tvrtka Scandinavian Real Heart AB.
Problem sa sadašnjim uređajima, prema Perkins, je taj što mehanički protok koji stvaraju može biti veliko opterećenje za krv, oštećujući i deformirajući stanice. To zauzvrat može dovesti do zgrušavanja, tromboze i moždanog udara.Na primjer, neka umjetna srca cirkuliraju krv pomoću uređaja nalik na propeler umjesto pumpe. To stvara kontinuirani protok krvi umjesto pulsa i uzrokuje veliku silu na rubovima oštrice.
Umjetno srce koje se testira smatra se prvim dizajniranim da blisko oponaša strukturu ljudskog srca. Sastoji se od dvije pumpe od kojih svaka ima atrij, ventrikul i par mehaničkih ventila. Ideja je da će prirodniji protok krvi proizveden na ovaj način smanjiti komplikacije koje mogu nastati s postojećim uređajima.
Kako bi ishodili regulatorno odobrenje, tvrtka Real Heart istražuje pouzdanost svog uređaja i utjecaj na krv u nizu laboratorijskih testova. Tvrtka također provodi niz studija na životinjama, konkretno na ovcama. Cilj tima je započeti klinička ispitivanja na oko 10 pacijenata 2024. godine i staviti umjetno srce na tržište 2026. godine.
Prva verzija bit će kabelom kroz kožu spojena na baterijski pojas. Nadamo se, međutim, da u budućnosti ova kabelska veza neće biti potrebna.
„Naš je uređaj vrlo energetski učinkovit, tako da otvara mogućnost bežičnog punjenja kroz kožu”, kaže Perkins.
Uz takvo postavljanje, pacijenti bi nosili prsluk ili pojas oko prsa kako bi osigurali bežično punjenje. U međuvremenu, energetska učinkovitost uređaja znači da bi baterije koje pacijenti moraju nositi trebale biti relativno male i lagane u usporedbi s drugim umjetnim srcima.
Foto: Dreamstime
Baloni na napuhavanje
Još jedan projekt EU-a razvija umjetno srce pomoću meke robotike. Financiran iz EIC-ovog programa Pathfinder, projekt HybridHeart nastoji stvoriti umjetne mišiće koji oponašaju kontrakciju prirodnih mišića srca.
Rezultirajuće umjetno srce može se zamisliti kao skup složenih balona, prema Basu Overveldeu, stručnjaku za meku robotiku na Tehnološkom sveučilištu Eindhoven u Nizozemskoj i članu multidisciplinarnog tima projekta HybridHeart.
Uređaj ima unutarnju komoru koja drži krv. Kada su baloni napuhani, unutarnja komora se steže i pumpa krv po tijelu.
„Umjesto da imamo srčani mišić, kao u našem prirodnom srcu, imamo ove mekane pokretače koji uzrokuju kontrakciju srca”, kaže Overvelde.
Pumpanjem krvi na ovaj način širi se sila i opterećenje po cijeloj komori, baš kao u ljudskom srcu, rekao je. To omogućuje nježnije kretanje i trebalo bi smanjiti lokalizirana opterećenja koja mogu oštetiti krvne stanice.
Više slobode
Dok se osnovni rad uređaja može činiti jednostavnim, prema Overveldeu, teško je postići da uređaj dobro radi.
Na primjer, kao rezultat strukture, krutost srčanog tkiva mijenja se kao odgovor na promjene u krvnom tlaku. To dovodi do automatske prilagodbe snage i brzine pumpanja srca.Nadamo se da meka robotika može dati uređaju HybridHeart sličan mehanizam povratnih informacija za reguliranje otkucaja.
Kako bi se pacijentima pružilo više slobode i bolja kvalitetu života, Overvelde je rekao da je energetska učinkovitost ključna.
„Trenutačno težimo da se uređaj puni bežično i da otprilike pola sata do sat vremena može biti bez veze, tako da se možete tuširati”, kaže Overvelde. „Bitno je da neko vrijeme možete biti odvojeni od veze, tako da možete privremeno biti odspojeni s bilo koje vanjske baterije.”
Projekt HybridHeart testira umjetno srce na kozama i ovcama. Nadamo se da ćemo napredovati do kliničkih ispitivanja za otprilike sedam godina, a to je korak koji će zahtijevati dodatna sredstva.
Iako uređaj vjerojatno neće biti bolji od presađivanja prirodnog srca, Overvelde kaže da je previše ograničen broj srca dostupnih za sve pacijente kojima je potrebna takva operacija.
Perkins ponavlja ovo stajalište, naglašavajući da pacijenti umiru zbog nedovoljnog broja transplantacija i dobrih alternativa. Ovo je praznina koju umjetna srca trebaju popuniti.
Autor MICHAEL ALLEN
Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Više informacija
ArtOfHeart
HybridHeart
Europsko vijeće za inovacije
Europska mreža za srce
Najčitaniji članci