Questo cuore biorobotico batte come quello reale e può salvare vite umane
I ricercatori hanno messo a punto un rivoluzionario cuore biorobotico che batte e pompa sangue esattamente come quello reale. Si basa su un cuore di maiale il cui tessuto muscolare è sostituito da una pompa robotica in silicone, che è in grado di far contrarre le fibre sintetiche come il tessuto biologico. Quello creato dagli scienziati non è un sostituto per un cuore malato, ovvero, non si tratta di un cuore bioartificiale da utilizzare per abbattere le liste d'attesa dei trapianti cardiaci. Tecnicamente si tratta di un simulatore avanzato, che permette a medici, studenti e scienziati di studiare il funzionamento dell'organo in presenza di specifici danni e testare interventi e tecnologie per risolverli. Nel caso di questo cuore biorobotico, i ricercatori si sono concentrati su una condizione che colpisce decine di milioni di persone in tutto il mondo, il rigurgito mitralico, una patologia caratterizzata dall'errata chiusura della valvola mitrale.
A mettere a punto l'organo bioartificiale è stato un team di ricerca statunitense guidato da scienziati del Massachusetts Institute of Technology (meglio conosciuto con l'acronimo di MIT), che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Centro di Ricerca Cardiovascolare del Massachusetts General Hospital. I ricercatori, coordinati dalla professoressa Ellen T. Roche, docente presso l'Institute for Medical Engineering and Science, come indicato hanno sviluppato il simulatore di cuore pulsante ad alta fedeltà espressamente per sviluppare e testare interventi di riparazione o sostituzione della valvola mitrale, quella che mette in comunicazione l'atrio sinistro al ventricolo sinistro.
Come indicato, questo dispositivo coniuga tessuto biologico – il cuore di un maiale privato del tessuto muscolare – e componenti artificiali, più nello specifico una pompa robotica in silicone (morbida) che viene azionata ad aria. Quando entra in funzione il cuore biorobotico si contrae e batte esattamente come un cuore reale; ciò permette di studiarne il funzionamento in condizioni regolari e in presenza di danni. Questo simulatore in particolare è stato messo a punto per imitare le condizioni della valvola mitrale sana e malata, in presenza di rigurgito mitralico. In questa patologia la valvola non si chiude correttamente e il sangue può fluire nella direzione sbagliata; la condizione può sfociare in “mancanza di respiro, gonfiore agli arti e insufficienza cardiaca”, spiegano gli autori dello studio in un comunicato stampa.
Poiché intervenire sulla valvola mitralica è estremamente complesso, i ricercatori hanno messo a punto questo simulatore per testare diverse tipologie di interventi chirurgici e verificare i risultati della correzione, tenendo traccia in tempo reale anche dei parametri emodinamici. Ciò permette anche di ridurre la necessità di eseguire controversi esperimenti sugli animali. La professoressa Roche e colleghi hanno danneggiato la valvola mitrale del simulatore per imitare il rigurgito mitralico e hanno testato tre differenti tecniche chirurgiche: l'ancoraggio dei tessuti della valvola per impedire la perdita; l'impianto di un dispositivo che aiuta la valvola a chiudersi in modo regolare e la sostituzione della valvola con una protesi. Tutti e tre sono perfettamente riusciti, “riportando alla normalità la pressione, il flusso e la funzione cardiaca”. I risultati sono stati ben evidenti perché il simulatore utilizza un fluido trasparente che imita il sangue, consentendo ai medici di vedere esattamente il funzionamento dell'organo biorobotico.
“È stato davvero interessante per i chirurghi osservare ogni passaggio. Quando lavori con i pazienti, non puoi visualizzare il processo perché c'è sangue nel cuore”, ha affermato la professoressa Roche. “Il nostro cuore biorobotico può contribuire a migliorare il ciclo di progettazione dei dispositivi, consentire iterazioni rapide, ottenere l’approvazione degli organismi di regolamentazione e lanciarli rapidamente sul mercato. L’accelerazione e il miglioramento di questi processi alla fine andranno a beneficio dei pazienti”, ha chiosato la scienziata. L'obiettivo del team è mettere a punto una replica del cuore umano stampato in 3D bypassando la necessita di utilizzare organi animali. I dettagli della ricerca “Biorobotic hybrid heart as a benchtop cardiac mitral valve simulator” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Device.
