Gli scienziati hanno creato un cuore biorobotico che batte come un organo vivente, mescolando il tessuto cardiaco reale con la sofisticata tecnologia robotica morbida. Questo modello rappresenta la complessità di un cuore umano in un modo mai visto prima e potrebbe essere una svolta per i test di nuovi trattamenti e procedure chirurgiche per le malattie cardiache.
Prima di utilizzare qualsiasi intervento medico su un paziente reale, è necessario testarlo accuratamente per garantirne la sicurezza ed efficacia. Per quanto riguarda le procedure che coinvolgono il cuore, i ricercatori hanno a disposizione due opzioni: simulatori e modelli animali.
I simulatori attuali hanno una breve durata, utilizzabili solo per alcune ore, e non riescono a imitare completamente tutte le strutture che compongono un cuore. Gli studi sugli animali, sebbene ancora molto utili in molti settori della ricerca medica, sono costosi, richiedono molto tempo e sono oggetto di controversie. Gli sforzi per ridurre l’uso di animali vivi nella ricerca hanno portato a progressi nella coltivazione di organoidi in laboratorio, nonché all’utilizzo di modelli informatici o linee cellulari quando possibile.
Ora, possiamo aggiungere un cuore robotico morbido che batte a questa lista.
“Il simulatore rappresenta un enorme vantaggio come strumento di ricerca per coloro che studiano diverse condizioni e interventi sulle valvole cardiache”, ha dichiarato Ellen Roche, autrice principale e ingegnere biomedico del MIT.
“Può essere utilizzato come piattaforma di addestramento chirurgico per medici, studenti di medicina e tirocinanti, consentire agli ingegneri di dispositivi di studiare i loro nuovi progetti e persino aiutare i pazienti a comprendere meglio la propria malattia e i potenziali trattamenti.”
In particolare, il team si è concentrato sul rigurgito mitralico, una condizione che colpisce circa 24,2 milioni di persone in tutto il mondo. In questa patologia, la valvola mitrale tra l’atrio sinistro e il ventricolo del cuore non si chiude correttamente, consentendo al sangue di fluire nella direzione sbagliata.
Questo può causare una serie di sintomi, dalla mancanza di respiro agli arti gonfi, e persino insufficienza cardiaca se non trattata. L’intervento chirurgico per correggere il problema è possibile ma molto complicato, a causa della struttura altamente complessa della valvola.
Per studiare una valvola mitrale sana e malata in un nuovo modo, il team ha utilizzato un cuore di maiale come base, rimuovendo il muscolo spesso che circonda il ventricolo sinistro e sostituendolo con una pompa robotica in silicone. Quando viene gonfiata, la pompa comprime e torce il cuore proprio come farebbe un muscolo reale, con un’impressionante potenza di pompaggio del sangue.
Dopo aver danneggiato la valvola mitrale per renderla disfunzionale, il team ha permesso ai chirurghi cardiaci di lavorare sul cuore biorobotico, testando tre diverse tecniche chirurgiche per correggere il problema: fissare i tessuti valvolari in modo che non perdano, impiantare un dispositivo per aiutare la valvola a chiudersi correttamente o sostituire completamente la valvola con una protesi.
Tutte e tre le procedure hanno funzionato. Nel video sottostante è possibile osservare il movimento delle valvole nel cuore biorobotico – non si noterebbe mai che il pompaggio è alimentato dal silicone, anziché dal muscolo.
“È stato davvero interessante per i chirurghi vedere ogni passaggio”, ha detto Roche. “Quando si lavora con i pazienti, non è possibile visualizzare il processo perché c’è sangue nel cuore.” Il sangue artificiale utilizzato dal sistema è incolore, quindi non oscura la vista, ma il cuore robotico può comunque essere sottoposto a tutti i metodi di imaging utilizzati negli ospedali. Avere accesso a un sistema del genere potrebbe rivelarsi prezioso per l’addestramento alla chirurgia cardiaca.
Il team ha grandi speranze per questa innovazione e sta lavorando per prolungare la durata di conservazione e ridurre il tempo di produzione. Potrebbe anche essere possibile sostituire il cuore di maiale con un cuore umano sintetico stampato in 3D.
L’obiettivo dei ricercatori è ottenere l’approvazione di questi dispositivi e metterli sul mercato il più rapidamente possibile, perché, come ha affermato Roche, “Accelerare e migliorare questi processi alla fine beneficerà i pazienti.”
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Device.
Links: eurekalert.org – cell.com
