analytics

24. март 2013.

Srčani zalistak iz štampača


Srce pumpa krv kroz vene, ćelije snadbeva kiseonikom, telu diktira tempo. Kada srce oslabi, narušen je kompletan sistem. Razlog tome može biti oštećenje srčanog zaliska. Kod nekih pacijenata, zalistak je do te mere oslabljen da je operacija i ugradnja novog veštačkog neizbežbna. Proteza u formi srčanog zaliska, mogla bi ubuduće da se proizvodi uz pomoć 3D štampača.

Ein gedrucktes Modell einer menschlichen Aortenherzklappe aus dem 3D-Drucker; Copyright: DW/T. Gith

U 3D laboratiji Tehničkog univerziteta u Berlinu instaliran je uređaj veličine povećeg frižidera. To je 3D štampač, koji je isprogramiran da proizvodi ili bolje rečeno štampa veštačke srčane zaliske, kaže matematičar Hartmut Švant. "Ovde se nalazi prah, koji je nastao specijalnim usitnjavanjem plastike. Taj prah će biti distribuiran po kompletnoj podlozi. Odozgo toplotu diriguje laser, koji reaguje na nacrt modela koji je prethodno definisan. Drugim rečima, laser je odgovoran za nastanak veštačkog zaliska."

Preciznost na prvom mestu

U ultra-tankim slojevima usitnjena plastika se uvek iznova, uz pomoć brisača usmerava ka mestima na kojima bi trebalo da nastane zalistak. Tamo gde laser ne preleti svojim zrakom, prah ostaje prah, vraća se na prvobitnu poziciju. Korak po korak, 3D štampač proizvodi ono što mu je dato kao nalog za štampanje. Pri tome, konačni proizvod izgleda gotovo identično kao prirodni srčani zalistak pacijenta, pojašanjava Hartmut Švant. "Traga se za idealnim rešenjem, a to znači preciznost je na prvom mestu. Najpre se mora uraditi precizna kompjuterska tomografija (CT) srčanog zaliska pacijenta. Zatim se ti podaci koriste pri izradi kompjuterski izrađenog modela u tri dimenzije."
CT je zasnovana na detaljnim snimcima ljudskog ograna, koji beleže svaki sloj u vidu dvodimenzionalnih fotografija. Međutim, uz pomoć odgovarajućeg softvera, nalaz te vrste je moguće pretvoriti u 3D model organa, u ovom slučaju srca, odnosno srčanog zaliska.

Pupčana vrpca

Eine biologische Herzklappe zur kathetergestützten Implantation liegt am Mittwoch (04.05.2011) in einem Operationssaal der Herz-Chirurgie in der Schüchtermann-Klinik in Bad Rothenfelde (Landkreis Osnabrück) in einer Hand. Das Krankenhaus hat sich spezialisiert auf Herz-und Gefäßkrankheiten. Foto: Friso Gentsch dpa/lni

Inženjer Ben Jastram sedi za računarom i uvećava određene delove trodimenzionalne grafike ljudskog srca. "Veoma je interesantno ono što ovde možete videti. Dakle, ovo je zalistak aorte, kada uvećam određene delove, mogu da vidim kompletnu strukturu srca, preciznu geometrijsku sliku problematičnog srčanog zaliska."
Geometrijski podaci zaliska prosleđuju se 3D štampaču. Jedan je već odštampan, izgleda kao tri spojena vrha prstiju, okružena prstenom. Pre ugradnje, naučnici zalistak moraju da prilagode unutrašnjosti ljudskog tela, a to znači da "presade" određene ljudske ćelije. U tom procesu koristi se tkivo pupčane vrpce, kaže Kora Liders sa nemačkog Instituta za srce. "Pupčana vrpca sadrži matične ćelije, od kojih nastaju razne druge ćelije organizma. Ona se nakon rođenja odstranjuje jer više nije neophodna. Ćelije jedne takve vrpce veoma su korisne u laboratorijama, u hirurškim intervencijama primalac na njih ne reaguje kao na strano telo."

Od veštačkog do pravog zaliska

Veštački uzgoj biološkog tkiva naziva se inženjeringom tkiva. Površina gotovog srčanog zaliska mora biti porozna, jer samo u tom slučaju ljudske ćelije uspevaju da se vežu i razvijaju pravilno. Sve na kraju završava u tzv. bioreaktoru. "Hranjive materije predstavljaju zamenu za krv. Sadrže elemente koji su ćelijama neophodni za razvoj i funkcionisanje. Serume i razne druge aditive, elektrolite", kaže Liders.
Onog trenutka kada se ćelije budu uspešno vezale za veštački srčani zalistak, protezu je moguće implantirati pacijentu. Jedino tako strano telo uspeva da se prilagodi organizmu, objašnjava Švant. "Ideja je da omogućimo razvoj strukture tkiva. U tom slučaju se veštački zalistak vremenom pretvara u pravi. Okvir bi vremenom mogao da se razloži."
Drugim rečima, na duže staze gledano, veštački zalistak će na kraju zameniti same ćelije. To bi mogao da omogući materijal koji se koristi pri štampanju srčanog zaliska, ali za biološki podnošljivim materijalom, naučnici još uvek tragaju.