哈佛大學研究小組聯(lián)合波士頓兒童醫(yī)院以及其他參與機構發(fā)布了可植入軟體機器人的相關細節(jié)，據(jù)說這款機器人可以為衰竭的心臟在無需接觸血液的情況下泵血。
本周出版的 Science Translational Medicine 公布了這項研究，其中也包括在活體豬身上所做的一些概念驗證實驗。
傳統(tǒng)而言，我們會將心室輔助裝置（VAD）作為衰竭心臟的血液分流支路。 該裝置會將血液從心臟中直接引出，然后將之泵回分布在身體周圍的主動脈或肺動脈。 由于 VAD 內的血液會與管、泵等一些人體器官表面接觸從而增加凝血風險，那些基于 VAD 治療的患者往往必須服用血液稀釋劑與一些需要仔細查看的藥物——余生都是如此。
所以 2012 年初，當哈佛大學研究生 Ellen Roche 與她的哈佛生物設計實驗室顧問 Conor Walsh一起，和心臟外科醫(yī)生 Frank Pigula 相遇之時，Pigula 就在波士頓兒童醫(yī)院內向他們講述了自己關于研究輔助心衰患者治療而無需接觸血液裝置的想法。
“頭腦風暴之后我們認為這也許是軟體機器人的一個很好的應用，”現(xiàn)任愛爾蘭國立大學戈爾韋博士后研究員的 Roche 說到。一般來講軟體機器人由柔性材料制成，重量輕、適用度高，而且還能實現(xiàn)如扭曲、向心臟中注入壓力等各種復雜動作。
三年來，研究人員為解決心臟排異的問題進行了機器人的多次迭代。這個的圓柱形裝置由小于 1 毫米厚的硅制成，與形成制動器的筒外圓環(huán)和自下而上的螺旋分層。這些機械環(huán)就是在填充加壓空氣時起膨脹和收縮作用的管，這就使得機器人與眾不同——它能夠根據(jù)需要執(zhí)行各種動作，一次性完成心臟一側收縮也沒問題。
Roche 說：“即使病患狀況發(fā)生了變化，你也可以通過這些套管調整治療程度深淺。”
在合成心臟和死豬體上進行測試之后，該團隊利用減緩心臟跳動的藥物在心力衰竭的活豬體內進行了概念驗證性研究，設備與心臟接觸時成功將血流量恢復到基準水平。然而，雖說這樣的模型實驗證明了方案的可行性，但將機器人植入人體進行試驗尚需時日研究。
此外，該團隊在如何減少心臟表面炎癥方面也開展了相關研究。他們測試了哈佛 David Mooney 實驗室（也是 Roche 的博士期間的合作顧問與論文聯(lián)合作者）研發(fā)的水凝膠。凝膠作為套管和心臟之間的保護層，能向我們提供一些減少炎癥的可能性。
這種裝置需要加壓空氣，Roche 想出了在背包中存儲壓縮空氣進行原料供應的方法使得系統(tǒng)更為便攜。今年秋天，Roche 將返回波士頓并在麻省理工學院任職。她計劃延長研究期限并開始為長期動物研究尋找資金。
Roche 最終目標是創(chuàng)造一個不僅能夠在患者等待移植期間提供幫助，而且能夠減少心臟負荷從而使其有足夠的時間治愈的套管，“這是一項假設，但也許你最終可以憑借它快速恢復甚至痊愈，”Roche說。“但我也不是說自己一定能成功。”
