Des scientifiques mettent au point des chercheurs en Suisse pour développer des muscles artificiels plus souples et durables
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Nicholas Cohrs et ses collègues du Laboratoire des matériaux fonctionnels de l'ETH Zurich University en Suisse ont un nouveau concept pour ce qu'ils appellent un cœur artificiel mou.
En développant un cœur artificiel qui ressemble beaucoup au cœur du destinataire, Cohrs et son équipe espèrent créer un dispositif capable de garder les patients en vie pendant des années sans avoir besoin d'une autre greffe à risque.
PublicitéPublicitéDepuis près de 50 ans, des chirurgiens transplantent des cœurs artificiels chez des patients qui, autrement, mourraient d'insuffisance cardiaque.
Ces appareils sont en plastique et en métal. Ils peuvent soutenir la vie pendant des jours, voire des mois, pendant que les patients attendent le cœur des donneurs.
Dans certains cas, une transplantation cardiaque artificielle peut être permanente et peut durer plusieurs années, mais la probabilité de survivre plus de quatre ans est inférieure à 60%. Le record du plus long temps de vie avec un cœur artificiel est de cinq ans.
PublicitéLes complications pouvant résulter d'une greffe de cœur artificiel comprennent les saignements, les infections et les défaillances d'organes.
Un problème commun aux coeurs artificiels est leur tendance à laisser coaguler le sang en raison de leur composition rigide.
PublicitéPublicitéLes caillots sanguins peuvent entraîner des AVC.
Essayer un toucher doux et personnalisé
Un cœur artificiel avec moins de rigidité pourrait alors améliorer la circulation sanguine et diminuer les risques de coagulation.
Au début, Cohrs et son équipe ont expérimenté le silicone, une substance généralement non réactive, stable et résistante aux environnements extrêmes. Il a également plusieurs applications de sciences de la vie.
"Bien sûr, le silicone est une matière artificielle, qui n'est pas un tissu humain et ne peut pas lui ressembler directement", a déclaré Cohrs à Healthline. "Cependant, c'est un matériau mou et peut imiter les propriétés matérielles du tissu humain dans une certaine mesure. Nous l'utilisons parce que c'est un matériau établi pour les implants et disponible auprès de nombreux fournisseurs différents. "
Le cœur en silicone a été conçu en utilisant un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), produisant un organe doux qui ressemble au cœur humain dans sa composition, sa forme et sa fonction.
PublicitéPublicitéPour une greffe réelle, un scanner du cœur du patient constituerait la base de la conception, garantissant ainsi un bon ajustement.
Des modifications de conception du cœur sont nécessaires pour permettre à celui-ci de se déplacer seul, y compris une chambre qui se gonfle et se dégonfle avec de l'air sous pression.
Dans leurs expériences, l'équipe de Cohrs a utilisé une imprimante 3D pour créer un moule en plastique du cœur.
Publicité"Nous fabriquons notre coeur artificiel non directement par l'impression 3D, mais nous avons besoin d'imprimantes 3D, car il n'est pas possible de fabriquer un tel appareil avec des techniques de fabrication traditionnelles", explique Cohrs."Nous imprimons en 3D un négatif du cœur et l'utilisons comme un moule, que nous dissoudrons plus tard. "
Initialement, le moule était rempli de silicone, résultant en un cœur de 13 onces - un appareil d'environ un tiers plus lourd que le cœur adulte moyen.
AdvertisementAdvertisementUne fois implanté, il serait suturé sur les valves, les artères et les veines, et alimenté par un pilote pneumatique externe portable.
Cohrs et son équipe ont testé leur cœur en silicone en avril 2016 en le plaçant dans une machine de circulation hybride. Les résultats ont prouvé que le flux sanguin du cœur de silicone imitait celui d'un vrai cœur humain.
Cependant, le coeur de silicone a duré environ 3 000 battements cardiaques avant de rompre avec le stress. À un rythme cardiaque de repos de 60 battements par minute, le cœur échouerait en moins d'une heure.
PublicitéLes scientifiques ont publié leurs résultats dans la revue Artificial Organs
Looking beyond silicone
Depuis leurs premières expériences, l'équipe de Cohrs est passée du silicone à d'autres matériaux.
PublicitéPublicité"Nous testons différents polymères pour rendre le coeur artificiel plus stable et augmenter sa durée de vie", a déclaré M. Cohrs. "Nous avons également modifié et optimisé la géométrie. "
Leur dernier cœur dure 1 million de battements cardiaques - soit environ 10 jours de vie.
D'autres modifications amélioreront le cœur, mais il faudra peut-être des décennies avant que l'on soit prêt pour des tests réels.
"Notre but ultime serait bien sûr un cœur artificiel mou capable de produire un flux sanguin physiologique et naturel, ayant une durée de vie suffisante et ne provoquant pas d'événements indésirables", a déclaré M. Cohrs. "Si cela est possible est encore inconnu, mais nous étions heureux avec les premiers résultats. "
" Le développement d'un implant artificiel interne aussi complexe est très difficile et prend beaucoup de temps ", a ajouté Cohrs. "Nous ne pouvons pas vraiment prédire quand nous pourrions avoir un coeur de travail final qui remplit toutes les exigences et est prêt pour l'implantation. Cela prend généralement des années. "
" Mais avec la publication de notre recherche, nous avons présenté une preuve de concept pour la douceur dans la thérapie cardiaque artificielle. "
Le processus que Cohrs et son équipe ont utilisé - en profitant de logiciels de CAO simples et d'impression 3D - pourrait permettre une disponibilité généralisée de cœurs artificiels personnalisés.
Ces coeurs, à leur tour, pourraient durer plus longtemps que les appareils d'aujourd'hui - peut-être jusqu'à 15 ans, et, espérons-le, pour le reste de la vie d'un destinataire.
