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#Produkttrends
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Weicher Roboterärmel entwickelt, um Ausfallungsherzen zu unterstützen
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Konnte eingepflanzt werden, um Durchblutung wieder herzustellen
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Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat einen weichen Roboterärmel entwickelt, der auf der Außenoberfläche des Herzens eingepflanzt werden kann, um Durchblutung in den Schweinen (und vielleicht in den Menschen wieder herzustellen in der Zukunft) deren Herzen das Schlagen gestoppt haben.
Das Gerät ist ein Silikon-ansässiges System mit zwei Schichten Auslösern: ein, das umfangsmäßig zusammendrückt und eins, das diagonal zusammendrückt, entworfen, die Bewegung von gesunden Herzen nachzuahmen, wenn sie schlagen.
Herzversagen beeinflußt 41 Millionen Menschen weltweit. Das Konzept einer künstlichen Pumpe, die Herzfunktion unterstützt, ist nicht neu und ist klinisch mit Kammervorlagengeräten (VADs) beschäftigt worden. „Ich habe VADs bei Patienten für eine lange Zeit eingepflanzt,“ sagt Frank Pigula, MD, einen ehemaligen Professor in Harvard und das Krankenhaus Boston-Kinder, das mit-entsprechender Autor eines Papiers des freien Zugangs ist, das am 18. Januar in der Wissenschafts-Übersetzungsmedizin veröffentlicht wird. Pigula ist jetzt Leiter der pädiatrischen Herzchirurgie an Norton Childrens Krankenhaus in Louisville, Kentucky.
Die Gegenwärtiggeneration VADs-Systeme setzen direkt das Blut eines Patienten künstlichen Materialien wie Schläuche und Rotoren aus. Wenn Blut die Komponenten eines Gerätes berührt, hat es eine Tendenz zu gerinnen, die zu Herzinfarkte, Lungenembolie, Anschläge oder andere Komplikationen führen könnte, Pigula erklärte. Um zu verhindern dass Klumpen sich bilden, ist es notwendig Blutverdünnung und anticoagulatory Medikationen wie Heparin und Warfarin zu benutzen, die Komplikation-anfällig sind.
Wie man einen weichen Roboterärmel für ein menschliches Herz herstellt
Das ist, wohin der weiche Roboterärmel, der von Pigulas Team entwickelt wird, hereinkommt.
In-vitrodemonstration des Pumpens des weichen Roboterärmels (Kredit: Universität Ellen Roches /Harvard)
Der Roboterärmel kann auf der Außenoberfläche des Herzens eingepflanzt werden und verhindern, Blut verteilend an mit die Komponenten des Gerätes überhaupt in Berührung kommen und den Bedarf an den anticoagulatory Drogen vielleicht beseitigen oder verringern.
Wenn man den weichen Roboterärmel entwarf, wurden die Forscher durch die Struktur und die Bewegung des Herzens selbst angespornt. Die zwei Auslöser werden in den Dünnschichten des Silikons gebildet, die auf einander ungefähr in der gleichen Orientierung wie die Myone im Herzen überlagert werden. Der Ärmel ist über Hälfte Millimeter stark, der über die Breite von 5-10 Menschenhaaren ist.
Um den Ärmel Schweinherzen zu befolgen, verwendeten die Forscher einen FDA-gebilligten Anhänger auf der Spitze oder Spitze, des Herzens. Jedoch fanden die Forscher, dass dieses schwere Entzündung im Augenblick der Zugehörigkeit verursachte, die die Fähigkeit behindern könnte, den Ärmel für lange Zeitspannen der Zeit einzupflanzen. So setzten die Forscher ein Gel ein, um den Ärmel das Herz, eine Technik zu befolgen, die die Entzündung verminderte.
In vivo Demonstration der Herzvorlage in einem Schweinemodell des akuten Herzversagens (Kredit: MEERE Ellen Rouches /Harvard)
Um die Ärmel zu prüfen, pflanzten die Wissenschaftler sie auf den Herzen von Schweinen und von verursachtem akutem Herzversagen, mit dem Ergebnis eines Tropfens 50-60% der Herzleistung ein. Den Ärmel einschalten stellte 97% der ursprünglichen Herzleistung wieder her.
„Die weichen Roboterauslöser sind im Wesentlichen künstliche Muskeln,“ sagt Nikolay Vasilyev, MD, einen Personalwissenschaftler in der Herzchirurgieforschung am Krankenhaus Boston-Kinder und Mitverfasser auf der neuen Studie. „In diesem Sinne, ahmt der Roboterärmel beide Herzkammern des Herzens.“ nach
Der weiche Roboterherzärmel enthält auch hoch entwickelte Abfragungsfähigkeiten, die Druck an den bestimmten Punkten auf der Oberfläche des Herzens messen.
„Diese Arbeit stellt ein aufregendes Machbarkeitsnachweisergebnis für dieses soft Roboter dar und zeigt, dass sie auf Tissue sicher einwirken und zu Verbesserungen in der Herzfunktion führen kann,“ sagte Conor Walsh, älteren Autor des Papiers und John L. Loeb Associate Professor der Technik und der angewandten Wissenschaften in MEEREN und Kern-Mitglied des Lehrkörpers an Harvards Wyss Institute. „Wir stellen uns viele anderen zukünftigen Anwendungen vor, in denen solche Geräte Mechanotherapie sowohl innerhalb als auch außerhalb des Körpers liefern können.“
Jedoch „der menschliche Körper ist an der Entdeckung von Fremdmaterialien und an der Befestigung von Immunreaktionen zu ihnen bemerkenswert gut, also ist es heikles Geschäft, ein biologisch träges Material zu finden, die nicht werden, die Gewebe, die es mit ist, physikalisch“ nach Ansicht eines Arztes langfristig zu schrammen, der nicht in die Forschung miteinbezogen wurde. „Dieses ist für nicht-wesentliche Organe wie Tissuesilikonimplantate weniger kritisch, aber eine Dünnschicht des Narbengewebes um das Herz könnte ernste Auswirkungen für die Steifheit, die strukturelle Integrität und die Funktion des gebürtigen Herzgewebes haben.“
Die Forschung war eine Zusammenarbeit zwischen Harvards MEEREN und Wyss Institute, dem Krankenhaus Boston-Kinder, nationaler Universität von Irland, Technische Universität München, dem Krankenhaus Boston-Kinder, Universität von Leeds, Universität von zentralem Florida, Royal College von Chirurgen in Irland, Trinity College Dublin, UCLA und University of Louisville.
Die Arbeit wurde durch die Übersetzungsforschungsprogrammbewilligung von das Krankenhaus Boston-Kinder, eines Direktors Challenge Cross-Platform Bewilligung vom Wyss Institute für biologisch angespornte Technik, Harvard School der Technik und angewandte Wissenschaften und Wissenschafts-Grundlage Irland gestützt.
Zusammenfassung des weichen Roboterärmels stützt Herzfunktion
Es gibt viel Interesse an der Forminstallation, am Niedrigmodul, an den verpflanzbaren Geräten oder an den soft Roboter, die in komplexe biologische Funktionen wie die Kontraktion des Herzmuskels nachahmen oder unterstützen können. Wir stellen einen weichen Roboterärmel dar, der um das Herz und aktiv die Kompressen und die Torsionen eingepflanzt wird, um als ein Herzkammervorlagengerät aufzutreten. Der Ärmel tritt nicht mit dem Blut in Verbindung und verhindert den Bedarf an der Anticoagulationstherapie oder die Blutverdünner, und verringert Komplikationen mit gegenwärtigen Kammervorlagengeräten, wie Gerinnen und Infektion. Unsere Annäherung verwendete einen biologisch angespornten Entwurf, um einzelne Vertragselemente oder Auslöser auf eine überlagerte schraubenartige und Umfangsmode zu orientieren und ahmte die Orientierung der äußeren zwei Muskelschichten des Säugetier- Herzens nach. Das resultierende verpflanzbare soft Roboter ahmte die Form und die Funktion des gebürtigen Herzens, mit einem Steifheitswert der gleichen Größenordnung wie die des Herzgewebes nach. Wir demonstrierten Möglichkeit dieses weichen Ärmelgerätes für die Unterstützung von Herzfunktion in einem Schweinemodell des akuten Herzversagens. Der weiche Roboterärmel kann zum Patient-spezifischen Bedarf besonders angefertigt werden und hat möglicherweise das Potenzial, als eine Brücke aufzutreten, um für Patienten mit Herzversagen zu verpflanzen.