In uno studio rivoluzionario, i ricercatori hanno svelato un cuore biorobotico, una fusione di elementi biologici e robotici, capace di battere come un cuore umano. Questa creazione innovativa, annunciata il 10 gennaio 2024 e dettagliata nella rivista Device, segna un passo significativo avanti nella ricerca cardiaca e nella formazione chirurgica.
Il cuore, che combina un cuore biologico con una pompa robotica in silicone, si concentra specificamente su una valvola sul lato sinistro del cuore. Questo simulatore di valvola è progettato per replicare la struttura, il movimento e la funzionalità di un cuore sano o malato. Questa capacità consente a chirurghi e ricercatori di effettuare varie interventi e raccogliere dati in tempo reale, offrendo un livello di studio e comprensione delle condizioni cardiache senza precedenti.
L’autrice principale Ellen Roche, un rinomato ingegnere biomedico al Massachusetts Institute of Technology, ha evidenziato l’enorme potenziale del simulatore.
È uno strumento di ricerca potente per studiare diverse condizioni e interventi delle valvole cardiache”, ha osservato.
Oltre ad essere un vantaggio per i ricercatori, il simulatore promette di essere una risorsa inestimabile per la formazione chirurgica. Fornisce una piattaforma pratica per clinici, studenti di medicina e tirocinanti per affinare le loro abilità. Inoltre, offre agli ingegneri di dispositivi un’opportunità unica per testare nuovi progetti e aiuta anche i pazienti a comprendere meglio le loro condizioni e i potenziali trattamenti.
Colmando il divario nella ricerca di interventi cardiaci
I metodi tradizionali di test per nuove interventi cardiaci hanno fatto affidamento pesantemente su simulatori di cuore e studi sugli animali. Tuttavia, questi approcci presentano limitazioni significative. I simulatori di cuore attuali, seppur utili, non riescono a catturare completamente la complessità del cuore e hanno tipicamente una durata di utilizzo molto breve di due a quattro ore. Gli studi sugli animali, invece, sono non solo costosi e dispendiosi in termini di tempo, ma spesso producono risultati che non si traducono accuratamente nelle condizioni umane.
Il cuore biorobotico affronta queste sfide offrendo un’alternativa più conveniente e duratura, con una durata di conservazione che si estende a diversi mesi. Il team di ricerca, concentrandosi sulla rigurgitazione mitralica, una condizione che colpisce circa 24,2 milioni di persone in tutto il mondo, ha dimostrato l’efficacia del cuore biorobotico. Questa condizione, caratterizzata dalla chiusura impropria della valvola tra le camere cardiache sinistre, può portare a complicazioni gravi, incluso l’insufficienza cardiaca. La complessità della struttura della valvola rende le chirurgie per correggere questo disturbo molto intricate, sottolineando la necessità di tecnologie avanzate e tecniche chirurgiche precise.
Per replicare il funzionamento intricato della valvola mitrale sia in stati sani che malati, il team ha costruito il cuore biorobotico utilizzando un cuore di maiale come modello. Hanno sostituito il muscolo nella camera sinistra con un sistema di pompa robotica morbida in silicone, alimentato ad aria. Questo sistema imita i movimenti naturali del cuore, torcendosi e comprimendosi per pompare sangue artificiale attraverso un sistema circolatorio simulato, simulando efficacemente il ritmo di un cuore biologico.
Quando i ricercatori hanno danneggiato intenzionalmente la valvola mitrale nel cuore biorobotico, essa ha esibito caratteristiche simili a quelle di una valvola cardiaca che perde. Questa simulazione ha fornito un’opportunità unica per i chirurghi cardiaci di correggere il danno utilizzando tre tecniche diverse: ancorare il tessuto del lembo valvolare con corde artificiali, sostituire la valvola con una protesi e impiantare un dispositivo per aiutare la chiusura dei lembi valvolari. Tutte e tre le procedure hanno ripristinato con successo la pressione normale, il flusso e la funzione cardiaca.
Significativamente, il cuore biorobotico consente la raccolta di dati in tempo reale durante le procedure chirurgiche. La sua compatibilità con le tecnologie di imaging attuali comunemente usate nelle cliniche aumenta ulteriormente la sua praticità e utilità in ambienti medici. Questo dispositivo innovativo è destinato a rivoluzionare il modo in cui vengono studiate ed eseguite le interventi cardiache, offrendo un nuovo orizzonte nell’assistenza sanitaria e nella ricerca cardiaca.