كشفت مجلة علمية عن النموذج الأولي للقلب البشري الروبوتي المصنوع بتقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد، والذي بدا شكله مرنا ليساعد على زرعه في مكانه وحجمه المناسب في جسم الإنسان.

ويتيح القلب الروبوتي الجديد ميزات ليونة خاصة تساعد الأطباء خلال عمليات الزرع، لأن أحجام وأشكال القلب تختلف من شخص لآخر، خصوصا لدى الأشخاص الذين يعانون من مشكلات قلبية، حيث تعمل قلوبهم وأوعيتهم الرئيسية بجهد أكبر للتغلب على أي مشكلة قد تعرض الإنسان للخطر.

ويأمل مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في مساعدة الأطباء على تصميم علاجات تناسب شكل ووظيفة القلب الخاصة بالمرضى، وذلك بابتكار قلب آلي خاص طوره الفريق عن طريق تقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد، حيث تم صناعة نسخة متماثلة ناعمة ومرنة من قلب المريض.

وتتضمن العملية أولاً تحويل الصور الطبية لقلب المريض إلى نموذج كمبيوتر ثلاثي الأبعاد، والذي يمكن للباحثين بعد ذلك طباعته باستخدام حبر قائم على البوليمر.

والنتيجة التي توصل إليها الباحثون هي قشرة ناعمة ومرنة على شكل قلب المريض بالضبط. ويمكن للفريق أيضًا استخدام هذا الأسلوب لطباعة الشريان الأورطي - الشريان الرئيسي الذي ينقل الدم من القلب إلى باقي الجسم.

وقام الفريق بتصنيع ما يشبه الأغلفة (تشبه أغلفة أجهزة قياس ضغط الدم) تلتف حول القلب المطبوع والشريان الأورطي، بهدف تقليد آلية ضخ القلب أيضا، وعندما يتم توصيل الأغلفة بنظام هوائي، يمكن للباحثين ضبط الهواء المتدفق لتضخيم فقاعات داخل الأغلفة بشكل إيقاعي والتي تعمل على تقلص القلب، محاكيةً بذلك عملية الضخ الحقيقية للقلب الطبيعي.

واستطاع الباحثون بحسب دراسة ظهرت اليوم في مجلة "Science Robotics"، نفخ غلاف منفصل يحيط بالشريان الأورطي المطبوع لتضييق الوعاء، حيث أكد الباحثون أن هذا الانقباض يمكن ضبطه لتقليد تضيق الأبهر، وهي حالة يضيق فيها الصمام الأبهري، مما يتسبب في عمل القلب بجهد أكبر لدفع الدم عبر الجسم.

يقول لوكا روزاليا، طالب دراسات عليا في برنامج "هارفارد- أم أي تي" للعلوم الصحية والتكنولوجيا، وهو الباحث الرئيسي في الدراسة، إن "كل القلوب مختلفة. هناك اختلافات هائلة، خاصة عندما يكون المرضى يعانون من مشكلة قلبية. إن ميزة نظامنا هي أنه يمكننا إعادة إنشاء ليس فقط شكل قلب المريض، ولكن أيضًا وظيفته في كل من علم وظائف الأعضاء والمرض".

وبعد ظهور جائحة فيروس كورونا، عمل لوكا على تطوير القلب في المنزل، وقال: "لقد أعدت إنشاء النظام بأكمله في غرفة النوم الخاصة بي في شهر مارس".

وبعد أشهر، أعيد افتتاح المختبر، واستمر الفريق من حيث توقف، وعملوا على تحسين التحكم في كمية ضخ القلب، الذي اختبروه في نماذج حيوانية وحاسوبية، بحسب مجلة "scitechdaily" العلمية.

وفي الدراسة الجديدة، استفاد الفريق من الطباعة الثلاثية الأبعاد لإنتاج نسخ طبق الأصل مخصصة لقلوب المرضى الحقيقيين، واستخدموا حبرا قائمًا على البوليمر يمكنه، بمجرد طباعته ومعالجته، التمدد والانضغاط، على غرار القلب النابض الحقيقي.