Künstliche Herzen: Könnten sie der Schlüssel zur Unsterblichkeit sein?

Herzkrankheiten töten mehr Menschen als alles andere in den USA. Laut CDC Fast 660.000 Menschen kamen 2019 durch Herzkrankheiten ums Leben. Aber was ist mit Herztransplantationen? Nun, Organspender sind äußerst knapp und 17 Menschen sterben jeden Tag Warten auf eine Organtransplantation. Und natürlich haben viele keine Versicherung, die das Verfahren abdeckt, und nicht jeder mit Herzerkrankungen ist ein guter Kandidat für eine Transplantation.

Es ist also ein ziemlich langsamer Prozess. Und je länger ein Patient auf eine Transplantation wartet, desto niedriger ist im Allgemeinen die Lebenserwartung nach der Operation. Warum können wir nicht einfach ein neues Herz machen? Es stellt sich heraus, dass wir ... dankezur künstlichen Herztechnologie.

Künstliche Herzen sind in der Medizin nichts Neues, sie werden seit mehreren Jahrzehnten bei Patienten eingesetzt. Sie werden normalerweise als kurz- bis mittelfristige Lösung bei sehr kranken Patienten eingesetzt, die auf eine Herztransplantation warten, oder bei Patienten, die auf eine Herztransplantation wartensind für eine Transplantation nicht geeignet. Und obwohl die Technologie noch nicht ganz auf Sci-Fi-Niveau ist, nähern wir uns jeden Tag einem sich selbst tragenden, vollständig künstlichen Herzen.

Was ist ein künstliches Herz?

Ein künstliches Herz ist ein elektronisches Gerät, das die Durchblutung des Körpers aufrechterhalten kann. Im Großen und Ganzen gibt es zwei Hauptarten künstlicher Herzen - das mechanische Herz und die Herz-Lungen-Maschine.

Wie Sie wahrscheinlich erraten können - das mechanische Herz fungiert als normales Herz - pumpt es einfach Blut. Die Herz-Lungen-Maschine versorgt das Blut nicht nur mit Sauerstoff, sondern pumpt es auch für den Kreislauf. Diese Art von Maschine wird normalerweise verwendetwenn sich ein Patient einer Herzoperation unterzieht.

In nicht-chirurgischen Situationen ist die Art des künstlichen Herzens, die den Patienten verschrieben wird, jedoch das mechanische Herz. Interessanterweise gibt es auch zwei Hauptgruppen mechanischer Herzen - ventrikuläre Hilfsgeräte VADs und totales künstliches Herz TAH.

Nun, hier ist die Sache - der linke und der rechte Ventrikel sind die am härtesten arbeitenden Teile der Hitze. rechts Ventrikel pumpt das sauerstoffarme Blut in die Lunge. Das linke Atrium erhält sauerstoffreiches Blut aus der Lunge und pumpt es nach links Ventrikel . Links Ventrikel pumpt dann das sauerstoffreiche Blut durch die Aortenklappe in den Rest des Körpers.

Da es der linke Ventrikel ist, der für das Pumpen von Blut zum Körper verantwortlich ist, ist er die stärkste der Kammern. Bei Herzinsuffizienz ist der linke Ventrikel häufig der wahrscheinlichste Teil des Herzens, der zusätzliche benötigtHilfe. Wenn dies der Fall ist, setzen Ärzte normalerweise ein linksventrikuläres Hilfsgerät LVAD ein, wenn andere Bemühungen zur Behandlung der Erkrankung fehlgeschlagen sind.

Auf der anderen Seite gibt es Zeiten, in denen ein LVAD allein nicht ausreicht, sodass der Patient ein totales künstliches Herz TAH benötigt. Derzeit sind TAHs ein letzter Ausweg, der nur bei Patienten angewendet wird, die dies können. 'Sie profitieren nicht von LVADs oder warten auf eine Herztransplantation.

Geschichte der künstlichen Herzen

Also, wer hat das künstliche Herz erfunden? Nun, es ist nicht so einfach, weil niemand alle Ehre machen kann. Die Idee der mechanischen Kreislaufunterstützung war jedoch die erste. vorgestellt von Julien LeGallois bereits 1812. Dies blieb jedoch eine Theorie bis 1937, als Vladimir P. Demikhov entwickelte das erste totale künstliche Herz und führte die weltweit erste Bypass-Operation der Koronararterien durch.

Die früheste Version von LVADs war entwickelt in den 1960er Jahren und es waren große Maschinen, an die die Patienten angeschlossen waren. 1982 schuf Dr. Robert Jarvik das weltweit erste dauerhafte künstliche Herz, das erfolgreich in den Patienten Barney Clark transplantiert wurde, der 112 Tage lang lebte.

Obwohl diese frühen künstlichen Herzen nicht gerade benutzerfreundlich waren, haben es sich viele Wissenschaftler und Ingenieure auf der ganzen Welt zum Lebenswerk gemacht, effizientere Designs zu erstellen, die klein genug sind, um in die Brust eines Mannes zu passen, und stark genug, um 35 Millionen Mal zu „schlagen“pro Jahr. Und obwohl wir noch nicht ganz da sind, sind wir auch nicht so weit weg.

Jüngste Fortschritte in der künstlichen Herztechnologie

Heutzutage sind künstliche Herzen in der Regel kleine Geräte, die in den Patienten implantiert und über Schläuche, die aus der Haut austreten, mit einem tragbaren externen Controller verbunden werden. Allerdings können die Technologie und die Betriebsmechanismen künstlicher Herzen stark variieren2017 schuf eine Gruppe chinesischer Forscher eine künstliches Herz basierend auf Raketentechnologie . Das Herz nutzt Magnet- und Flüssigkeitsschwebebahn, um die Reibung zu minimieren. Dadurch kann es seine Betriebseffizienz steigern und die Lebensdauer des Stromgenerators verlängern.

Später im selben Jahr entwickelte sich eine Gruppe von Swiz-Ingenieuren ein weiches totales künstliches Herz das schlägt tatsächlich. Das Coolste ist, dass sie die 3-D-Drucktechnologie verwendeten, bei der Silikon als Grundmaterial verwendet wurde. Am Ende wog das Herz nur 13,8 Unzen und konnte Flüssigkeit mit fast demselben Rhythmus wie pumpenein menschliches Herz. Der Prototyp schlägt jedoch nur etwa 30 Minuten lang, daher wird es eine Weile dauern, bis er zum Mainstream wird.

2018 gaben Forscher der Oregon Health and Science University bekannt, dass sie ein künstliches Herz entwickeln, das ein einziges bewegliches Stück ohne Klappen enthält. Sie glauben, dass es das erste TAH sein könnte, das den Rest des Lebens eines Menschen überdauern könnte. Das künstliche OHSU-Herz ersetzt beide Ventrikel durch ein Titanrohr, das einen hohlen Stab enthält, der sich hin und her bewegt und Blut in die Lunge und dann durch den Rest des Körpers drückt.

In jüngerer Zeit Carmat angekündigt das neueste künstliche Herz, das den Blutfluss in Echtzeit steuern kann. Wie funktioniert das? Nun, es ist mit Sensoren ausgestattet, die helfen, den Blutdruck des Benutzers basierend auf seinem Aktivitätsniveau zu erfassen, und als Reaktion darauf reguliert der Algorithmus des Geräts den Blutfluss.Das gesamte Gerät wiegt ungefähr 2 Pfund und enthält Batterien, die ungefähr 4 Stunden halten können.

Derzeit beträgt die durchschnittliche Lebenserwartung eines Patienten am künstlichen Herzen ein Jahr. Es wurde jedoch berichtet, dass die Patienten die Anforderungen erfüllen. 4 Jahre auf diesen Geräten. Trotz all dieser aufregenden Fortschritte gibt es noch einige große Hürden zu überwinden, bevor wir zu einer dauerhaften Lösung für ein Herzversagen kommen.

Aktuelle Einschränkungen der künstlichen Herztechnologie

In a aktueller Artikel , Tchantchaleishvili und Philips teilten einige Einblicke in die Einschränkungen, denen sich die künstliche Herztechnologie derzeit gegenübersieht. Eine davon ist, eine implantierbare Energiequelle zu erhalten, die leistungsstark genug ist, um das Gerät ein Leben lang zu erhalten… und das ist eine Menge Leistung! Aufgrund der aktuellen EinschränkungenIn der Batterietechnologie argumentieren die Autoren, dass die einzige Möglichkeit, so viel Strom zu erzeugen, Plutonium-238 ist. Aber möglicherweise aufgrund künstlicher Ängste und der Angst vor versehentlicher Exposition werden künstliche Herzen nicht so schnell nuklear. Also die Möglichkeiteines vollständig implantierbaren künstlichen Herzens ist möglicherweise noch einige Jahre nicht am Horizont

Biokompatibilität ist eine weitere sehr wichtige Herausforderung. Blutgerinnsel sind eine der möglichen Komplikationen künstlicher Herzen. Und dies kann zu Schlaganfällen führen, wenn sie nicht schnell behandelt werden. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit von Blutgerinnseln heutzutage dank der enormen Entwicklung in der gerinnungshemmenden Medikation und in der Materialwissenschaft viel geringer.

Der Weg zur Unsterblichkeit

Der Weg zur Unsterblichkeit mag mit einem unverwundbaren Herzen beginnen, aber es wird viel mehr dauern, bis der Mensch für immer lebt. Der menschliche Körper ist einfach zu komplex. Zumindest brauchen wir eine TechnologieDadurch können sich unsere Zellen unendlich regenerieren. Und es ist vielleicht nicht so weit weg. Forscher der Northwestern University haben bereits einen Weg gefunden, wie Ausschalten des genetischen Schalters verantwortlich für das Altern bei Würmern… also Daumen drücken.