Wissenschaft

Herzinsuffizienz, Blutgerinnung bei Kindern kann durch ein weiches Robotersystem kontrolliert werden

Wissenschaftler haben ein weiches Robotersystem mit künstlichen Muskeln entwickelt, das die Herzfunktion bei Kindern mit einseitigen Herzerkrankungen unterstützen kann.

Weiche Roboteraktoren, die so konzipiert und programmiert sind, dass sie lebensechte Bewegungen ausführen, haben sich in letzter Zeit als attraktive Alternative zu steiferen Komponenten herausgestelltWissenschaftler haben ein weiches Robotersystem mit künstlichen Muskeln entwickelt, das die Herzfunktion bei Kindern mit einseitigen Herzerkrankungen unterstützen kann. (Bildquelle: Harvard University)

Wissenschaftler haben ein weiches Robotersystem mit künstlichen Muskeln entwickelt, das die Herzfunktion bei Kindern mit einseitigen Herzerkrankungen unterstützen kann. Weiche Roboteraktuatoren, die so konstruiert und programmiert sind, dass sie lebensechte Bewegungen ausführen, haben sich in letzter Zeit als attraktive Alternative zu steiferen Komponenten erwiesen, die herkömmlicherweise in biomedizinischen Geräten verwendet werden.



Anfang dieses Jahres hatten Forscher des Boston Children’s Hospital in den USA eine konzeptionelle weiche Roboterhülle entwickelt, die die Funktion eines versagenden Herzens unterstützt. Die Forscher erkannten jedoch, dass viele pädiatrische Herzpatienten eher einseitige Herzerkrankungen haben. Diese Patienten haben kein Versagen des gesamten Herzens – stattdessen haben angeborene Erkrankungen entweder die rechte oder die linke Herzkammer des Herzens, aber nicht beide, verursacht.

Wir wollten eine neue Technologie entwickeln, die einem erkrankten Ventrikel helfen würde, wenn der Patient an isolierter Links- oder Rechtsherzinsuffizienz leidet, Blut in die Kammer zu ziehen und es dann effektiv in das Kreislaufsystem zu pumpen, sagte Nikolay Vasilyev, ein Forscher am Boston Children's . Forscher, darunter die von der Harvard University in den USA, haben ihre weiche Roboterlösung vorgestellt.



Obwohl andere existierende mechanische Pumpen dazu beitragen können, Blut durch das Herz zu treiben, sind sie so konstruiert, dass Blut durch die Pumpe selbst fließen muss, wodurch das Blut seiner unnatürlichen Oberfläche ausgesetzt wird. Blut durch eine Pumpe laufen zu lassen erfordert immer, dass ein Patient – ​​dauerhaft – gerinnungshemmende Medikamente erhält, um die Blutgerinnung zu verhindern, sagte Vasilyev.



Es kann sehr schwierig sein, die richtige Medikamentenbalance zu halten, insbesondere bei pädiatrischen Patienten, die daher von übermäßigen Blutungen oder gefährlichen Blutgerinnseln bedroht sind, sagte er. Unter Verwendung externer Aktuatoren, um Blut durch die herzeigene Kammer zu pressen, entwickelten die Forscher ein System, das theoretisch mit minimalem Einsatz von Antikoagulanzien funktionieren könnte.

Wir haben starre Verstrebungen mit weichen Roboteraktuatoren kombiniert, um einer erkrankten Herzkammer auf sanfte, aber robuste Weise dabei zu helfen, Blut effektiv zu pumpen, sagte Vasilyev. In Tierversuchen trug das Soft-Roboter-System maßgeblich dazu bei, dass der erkrankte Ventrikel Blut ausstoßen kann. Die Forscher spekulieren, dass die Wirksamkeit des Systems zum Teil auf seine Integration mit dem Septum zurückzuführen ist, das eine Schlüsselrolle für die Fähigkeit des Herzens spielt, Blut zu pumpen.

Das System verbesserte auch seine Fähigkeit, Blut in die Ventrikel zu ziehen, was genauso wichtig ist wie die Fähigkeit des Herzens, es herauszupumpen. Basierend auf diesen ersten Machbarkeitsergebnissen arbeiten die Forscher an wichtigen Designänderungen, die dieses System dem Einsatz beim Menschen näher bringen können, wie beispielsweise die Portabilität und die Miniaturisierung der Komponenten.
Sie müssen auch längere Tierversuche durchführen, um zu sehen, wie sich das System über einen längeren Zeitraum auf das Herz auswirkt.