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沒有心跳的仿生心臟,期望進入臨床測試

心電圖訊號。新式仿生心臟沒有心跳?
心電圖訊號。新式仿生心臟沒有心跳? Credit: juhansonin@Flickr CC BY 2.0

當人體的器官或組織沒辦法作用,最後不得已的方式,就是做置換。在臨床上,等待器官捐贈者的捐贈,永遠是看運氣,不是每位患者都可以幸運等到符合自己的器官,因此,有研究團隊致力於仿生器官的開發,也就在體外利用機電等原理,設計一個類似真實作用的樣品,然後移植到體內;也有團隊研究在體外利用幹細胞來培養真實的組織,或者利用3D列印堆疊生長組織所需的細胞,在體外長好後再移植到體內;另外有科學家主張將細胞移植到體內,取代器官移植。每個方法各有其利弊。而在仿生器官的開發中,每天跳動十萬多次的心臟,一直是各界開發的焦點。

仿生心臟設計上的挑戰

開發和心臟相同結構及功能的仿生心臟,困難點在哪裡?除了生物排斥性,血塊凝結,在功能上會遇到最大的問題,就是結構組件間的作動所產生的磨耗。此外,仿生心臟如果一分鐘跳動80下,那麼每天大約十一萬兩千次,一年就高達四千兩百萬次,在機械結構、材料和電力設計上,都是非常大的挑戰。

沒心跳的仿生心臟

有沒有辦法可以不要跳動,且沒有接觸磨耗?而仍擁有心臟的血流運作功能。美國德州就開發一個符合這樣要求的仿生心臟。這個心臟的初始設計是來自澳洲的工程師Dr.Daniel Timms,2001年時在昆士蘭科技大學(Queensland University of Technology)就讀,現在,他是德州BiVACOR公司的創辦人。這個仿生心臟設計有一個旋轉盤,兩面各有小葉片,能把血液打入身體和肺部,但沒有典型的心臟跳動;而這個旋轉盤的動力,是源自磁場的力量,所以沒有傳統軸承或機械接觸。鈦金屬設計,相當輕小,兒童也適用。預計可以在生物體內使用至少十年,透過皮下外接電池和控制組件。

下一步進入人體實驗

羊隻的胸腔大小和人類女性與兒童差不多,這個仿生心臟已經成功移植到羊的身上,這隻羊在手術後六小時,便可重新站起並進食。下一步,預計三年內可以進入人體試驗。有興趣可以在The Common Good網站看看這個集資計畫的資訊。

其實仿生心臟的設計,除了美國德州的這個團隊,其他像是法國和中國也做過仿生心臟的開發,除了羊隻的動物實驗,也做過人體的心臟置換,普遍使用至多三年五年,可以說是等待捐贈器官期間的替代品。而BiVACOR的設計,因為沒有了磨耗和跳動的問題,像是希望作為永久置換用,完全取代捐贈器官。

文章參考:ABC News
影片來源:gbonger3
圖片來源:juhansonin@Flickr  CC BY 2.0

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By BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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