美国哈佛大学的Ellen T. Roche等人在《科学·转化医学》杂志上发文称,可用软体机器人支持人体心脏泵血。
从传统观点来看,有机器人工作的地方通常不会与人类发生“亲密接触”,一个经典的例子是,在装配线上,金属笼子将可施加极大压力的机器人与工厂工人隔开。在科技革新的今天,机器人与人之间的距离拉近了,软体机器人的科技浪潮再一次吸引了公众的眼球。这种软体机器人的材质是用弹性体、纤维和其他填充材料组合而成的,这些柔性材质具有更好的生物亲和性。软体机器人设计独特,可被编程来模拟人体组织的运动,这是通过特别设计的可收缩的元件(制动器)来实现的。
心力衰竭(简称心衰)是一种复杂的临床综合征,是多种心血管疾病的最终结局及最主要的死亡原因。全球有4100万人羅患心衰,而全美有超过500万人受到心衰的折磨,美国每年约耗费320亿美元用于此病治疗。终末期心衰患者需要进行心脏移植,然而可用的供体器官有限。目前的治疗手段之一是利用一种叫心室辅助装置(ventricular assist devices,VADs)的机械泵将血液从心室泵入主动脉以及肺动脉,以减轻心脏的负担。每一代VAD的设计都会推陈出新,以帮助减少血栓形成。然而,由于依然存在血液和该设备的接触,患者仍需长期服用血液稀释药物进行抗凝治疗。尽管进行抗凝治疗,血栓栓塞事件(包括卒中)的风险仍可能高达20%。
研究人员开发出的软体机器人,可为心脏功能受损的患者提供用于循环支持的可植入设备。该袖套样机器人的灵感源于人体自身的心肌,其收缩元件或制动器被设计以分层螺旋和圆周环绕的方式定向于心脏表面,这模仿了哺乳动物心脏外面的两层心肌。这使得该软体机器人可模仿人体自身心脏的功能,其刚度值(stiffness value)的数量级与心脏组织相同。这一袖管样的软体机器人可以植入到心脏周围作为VADs。此植入设备不接触血液,从而减少了凝血和感染等并发症,患者无需接受抗凝治疗。研究人员还在猪模型中证实了该软体机器人在支持心脏功能方面的可行性。
该袖管样的软体机器人可根据患者的特定需求进行定制。该软体机器人可作为心衰患者心脏移植前的过渡,使“心脏”跳动起来。
参考文献:Science Translational Medcine 2017;9:eaaf3925