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哈佛大学发布可植入软体机器人可治疗心脏病

2017-01-28 00:20
苏子言岁月
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哈佛大学研究小组联合波士顿儿童医院以及其他参与机构发布了可植入软体机器人的相关细节,据说这款机器人可以为衰竭的心脏在无需接触血液的情况下泵血。本周出版的 Science Translational Medicine 公布了这项研究,其中也包括在活体猪身上所做的一些概念验证实验。

传统而言,我们会将心室辅助装置(VAD)作为衰竭心脏的血液分流支路。 该装置会将血液从心脏中直接引出,然后将之泵回分布在身体周围的主动脉或肺动脉。 由于 VAD 内的血液会与管、泵等一些人体器官表面接触从而增加凝血风险,那些基于 VAD 治疗的患者往往必须服用血液稀释剂与一些需要仔细查看的药物——余生都是如此。

所以 2012 年初,当哈佛大学研究生 Ellen Roche 与她的哈佛生物设计实验室顾问 Conor Walsh一起,和心脏外科医生 Frank Pigula 相遇之时,Pigula 就在波士顿儿童医院内向他们讲述了自己关于研究辅助心衰患者治疗而无需接触血液装置的想法。

“头脑风暴之后我们认为这也许是软体机器人的一个很好的应用,”现任爱尔兰国立大学戈尔韦博士后研究员的 Roche 说到。一般来讲软体机器人由柔性材料制成,重量轻、适用度高,而且还能实现如扭曲、向心脏中注入压力等各种复杂动作。

三年来,研究人员为解决心脏排异的问题进行了机器人的多次迭代。这个的圆柱形装置由小于 1 毫米厚的硅制成,与形成制动器的筒外圆环和自下而上的螺旋分层。这些机械环就是在填充加压空气时起膨胀和收缩作用的管,这就使得机器人与众不同——它能够根据需要执行各种动作,一次性完成心脏一侧收缩也没问题。

Roche 说:“即使病患状况发生了变化,你也可以通过这些套管调整治疗程度深浅。”

在合成心脏和死猪体上进行测试之后,该团队利用减缓心脏跳动的药物在心力衰竭的活猪体内进行了概念验证性研究,设备与心脏接触时成功将血流量恢复到基准水平。然而,虽说这样的模型实验证明了方案的可行性,但将机器人植入人体进行试验尚需时日研究。

此外,该团队在如何减少心脏表面炎症方面也开展了相关研究。他们测试了哈佛 David Mooney 实验室(也是 Roche 的博士期间的合作顾问与论文联合作者)研发的水凝胶。凝胶作为套管和心脏之间的保护层,能向我们提供一些减少炎症的可能性。

这种装置需要加压空气,Roche 想出了在背包中存储压缩空气进行原料供应的方法使得系统更为便携。今年秋天,Roche 将返回波士顿并在麻省理工学院任职。她计划延长研究期限并开始为长期动物研究寻找资金。

Roche 最终目标是创造一个不仅能够在患者等待移植期间提供帮助,而且能够减少心脏负荷从而使其有足够的时间治愈的套管,“这是一项假设,但也许你最终可以凭借它快速恢复甚至痊愈,”Roche说。“但我也不是说自己一定能成功。”

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