Стать человеком, перенесшим операцию по пересадке сердца, — немалый подвиг. Дело не только в том, что нужно быть очень везучим, чтобы дождаться донора, но и в том, что сама процедура трансплантации является одной из самых рискованных операций, проводимых в настоящее время. После операции организм пациента может отторгнуть свой новый орган из-за несоответствия антигенов.

Но что, если бы врачи могли сократить время ожидания и вероятность отказа, распечатав сердце для каждого пациента? Это цель пяти инженеров-биомедиков из Массачусетского технологического института, которые нашли способ 3D-печати функционирующих сердец. Каждое из их мягких роботизированных сердец может быть настроено в соответствии с конкретными потребностями пациента, что, как они надеются, поможет проложить путь к более быстрой и эффективной трансплантации.

Как описано в журнале Soft Robotics, инженеры начали с преобразования изображений сердца пациента, полученных с помощью компьютерной томографии (КТ), в 3D-модель. Они использовали полученные данные для 3D-печати левого желудочка пациента (он же главная насосная камера сердца) и аорты (большая артерия, которая распределяет кровь по другим областям тела) с использованием гибкой фотополимерной смолы. Затем они спроектировали мягкие роботизированные рукава, которые подключаются к пневматической системе. Они окружают напечатанный левый желудочек и аорту. Рукава имитируют работу сердца, сокращаясь и затем расслабляясь в соответствии с индивидуальной программой инженеров.

Инженеры могут настроить искусственные сердца, напечатанные на 3D-принтере, чтобы они соответствовали естественному размеру и форме сердца пациентов, а также их кровотоку и давлению. Они даже могут имплантировать клапаны, имитирующие те, которые используются для расширения настоящих сердечных артерий. Когда они протестировали напечатанное на 3D-принтере сердце с имитацией крови, инженеры обнаружили, что эти клапаны дают результаты, аналогичные тем, которые используются в человеческом сердце.

Помимо самого очевидного применения сердца, напечатанного на 3D-принтере, оно может стать ценной средой для изучения сердечных заболеваний. Инженеры Массачусетского технологического института могут поместить второй рукав вокруг аорты, чтобы обеспечить дополнительное сужение, таким образом имитируя аортальный стеноз (заболевание, которое сужает аортальный клапан, требуя, чтобы сердце работало изо дня в день с большей нагрузкой). Воспроизведение подобных условий позволит кардиологам найти новые методы лечения без использования настоящих органов.