近日，康奈爾大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種輕量級(jí)的柔性材料，并準(zhǔn)備將其用于創(chuàng)建一個(gè)人工心臟。這種新材料被稱為“柔性泡沫，可以用于假肢、人工器官、軟機(jī)器人等裝置。”

研究人員可以將一開始是液體狀態(tài)的聚合物泡沫倒入模具中形成柔軟而堅(jiān)實(shí)的對(duì)象。用這種方法制作人造器官的優(yōu)點(diǎn)是，他們是只用一種材料制成的，減少了部件數(shù)量和失敗的幾率。這種材料具有相互連通的孔隙，可以讓液體或者氣體通過。當(dāng)液體或者氣體通過時(shí)它還會(huì)動(dòng)，而且它的長(zhǎng)度能夠擴(kuò)展至原來的三倍，并能夠恢復(fù)原狀。

據(jù)了解，這種多孔通道是將鹽與液體狀態(tài)的橡膠彈性體混合在一起形成的，當(dāng)鹽被去除時(shí)彈性體開始固化，以密封一個(gè)器官或人工假體，這樣空氣或流體通過時(shí)候就不會(huì)泄漏。該人工器官的外面也可以涂上這種聚合物，然后減鹽，從而可以防止該裝置的外層滲透液體。

由于這種材料的多孔介質(zhì)通道的特性和有效的密封能力，研究人員希望能夠用它的這一功能來制造人工心臟。實(shí)際上，他們已經(jīng)能夠創(chuàng)造出一個(gè)形狀類似人類心臟的泵，而且可以以類似心臟的速度泵出液體。不過由于它的尺寸和某些限制使得它還不能投入人命關(guān)天的臨床應(yīng)用。“我們要讓它的尺寸更小，而且讓它泵的更有力。所有這些我們認(rèn)為很快就能做到。”康奈爾大學(xué)機(jī)械工程教授Robert Shepherd說。目前他們這一研究成果的論文已經(jīng)發(fā)表在了即將出版的最新一期《Advanced Materials》雜志上。

使用這種軟泡沫材料制成的心臟形狀的液體泵

據(jù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，使用這種柔性泡沫3D打印的心臟能夠比使用金屬或者塑料制成的人工心臟泵出更多的液體或者氣流。目前心臟外面的硅膠尚未被FDA批準(zhǔn)，因此這個(gè)心臟如果要用于真正的人體還要找到另外一種物質(zhì)取代。此外，由于人體內(nèi)部的溫度較高，而且體內(nèi)的環(huán)境也與一開始測(cè)試的環(huán)境不同，所以這種人工心臟在能夠被用于預(yù)期的目標(biāo)之前還要進(jìn)一步的研究。

創(chuàng)建一個(gè)3D打印的人工心臟仍然是Shepherd和他的同事的終極目標(biāo)，不過在此之前，他們希望先創(chuàng)造一個(gè)簡(jiǎn)單點(diǎn)的裝置，以輔助而不是取代心臟。“所以，我們現(xiàn)在真正想做的是一個(gè)能夠環(huán)繞心臟的裝置然后幫助擠壓它。”Shepherd說，比如，在對(duì)患者的心臟進(jìn)行CT和MRI掃描之后，醫(yī)生可以根據(jù)獲得的3D數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和打印出一個(gè)定制的設(shè)備，這個(gè)裝置可以環(huán)繞并有節(jié)奏地推動(dòng)心臟，以輔助心臟恢復(fù)其自然功能，更重要的是不會(huì)引起心臟損傷。

除了心臟之外，研究人員也一直在使用該材料復(fù)制其他器官。在上月發(fā)表的一項(xiàng)獨(dú)立研究中，Shepherd和他的團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一個(gè)3D打印的彈性體，可以成功地模仿章魚觸手的肌肉，其靈活性和運(yùn)動(dòng)能力在某種程度上可與真正的章魚觸手相媲美。