Otprilike 1 od 2 korisnika ventrikularnih pomoćnih uređaja dijagnostikuje se infekcija. Razlog za to je debeo kabl za napajanje. Istraživači ETH Ciriha su sada razvili rešenje za ublažavanje ovog problema.
Za mnoge pacijente koji čekaju na donorsko srce, jedini način da žive pristojan život je uz pomoć pumpe koja je pričvršćena direktno na njihovo srce. Ova pumpa zahteva otprilike toliko energije koliko i televizor, koju crpi iz spoljne baterije preko kabla debljine sedam milimetara. Sistem je zgodan i pouzdan, ali ima jednu veliku manu: uprkos medicinskom tretmanu, tačka na kojoj kabl izlazi iz stomaka može biti probijena bakterijama.
Istraživač i inženjer ETH Cirih Andreas Kuruklis radi na tome da uskoro ovaj problem postane stvar prošlosti. Uz podršku ETH Cirih profesora Edoarda Mazze i lekara iz Nemačkog centra za srce u Berlinu, Kuruklis je razvio novi sistem kablova za srčane pumpe koji ne izaziva infekcije. Nalazi su objavljeni u časopisu Biomaterials Advances.
Ovo je posebno važno s obzirom na to da bežične metode prenosa energije ostaju nedostupne pacijentima u doglednoj budućnosti. Kuruklis je dobio stipendiju Pioneer od ETH Ciriha za unapređenje svoje tehnologije.
„Debeli kabl koji se koristi u postojećim ventrikularnim sistemima za pomoć stvara otvorenu ranu koja ne zarasta i ozbiljno kompromituje kvalitet života pacijenata“, kaže Kuruklis. Oko izlazne tačke formira se ožiljno tkivo sa ograničenim snabdevanjem krvlju. Ovo ne samo da narušava sposobnost kože da se samozaleči, već i povećava rizik od infekcije.
Pošto su spoljašnji slojevi kože ranjeni i labavo pričvršćeni za ravnu površinu debelog kabla, oni rastu prema dole. Kao rezultat toga, bakterije mogu da putuju sa površine kože u dublje slojeve tkiva, što često dovodi do toga da pacijenti moraju da se bore sa infekcijama i ponovnom hospitalizacijom.
Istraživači ETH Ciriha su smislili tehnologiju za popravljanje situacije. Umesto da napajaju srčanu pumpu preko debelog kabla koji je mnogo čvršći od ljudske kože, oni koriste nekoliko tankih i fleksibilnih žica sa grubom, nepravilnom površinom. Kuruklis i njegov tim upoređuju svoj pristup sa načinom na koji ljudska kosa probija kožu bez izazivanja infekcija. „Savitljivije žice čija je površina puna mikroskopskih kratera pomažu koži da zaraste“, kaže Kuruklis.
Razlog za to je što se krajnji slojevi kože bolje prijanjaju za ove žice i ne rastu prema unutra. Novo tkivo se formira brže, a verovatnije je da će koža ostati netaknuta kao barijera protiv bakterijske infekcije.
Kapi vode stvaraju male kratere
Da bi stvorili kratere na površini kablova, tim inženjera predvođen Kuruklisom i Mazom razvio je novi proces koji omogućava stvaranje veoma malih, nepravilnih šara na površinama koje nisu ravne – nešto što ranije nije bilo moguće.
Ovaj metod, koji je trenutno patentiran u ETH Cirihu, podrazumeva oblaganje fleksibilnih kablova tankim silikonskim slojem i njihovo hlađenje do –20°C. Površina kablova tako postaje savitljiva. Zatim se stavljaju u kondenzacionu komoru, gde se male kapljice vode utisnu u tečni sloj silikona, stvarajući mikroskopske kratere. „Možemo da kontrolišemo položaj kratera na kablovima podešavanjem vlažnosti i temperature u kondenzacionoj komori“, kaže Kuruklis.
Izazov je u tome što krateri ne mogu biti preveliki ili premali. Ako su prevelike, bakterije se mogu naseliti u njima i rizik od infekcije se povećava; ako su premale, koža se ne lepi za njih i raste prema unutra — u tom slučaju se povećava i rizik od infekcije. Klasičan problem optimizacije, koji Kuruklis i njegov tim rešavaju pomoću računarskih i eksperimentalnih metoda u biomehanici tkiva i biomaterijalima.
Kuruklis i njegove kolege izvršili su početne testove na kulturama ćelija kože pre nego što su ovcu ugradili i stari i debeli kablovi i njihov novi sistem kablova. Rezultati čine optimistom istraživača ETH Ciriha: Dok su debeli kablovi sa ravnom površinom izazvali tešku upalu, tanki, fleksibilni kablovi su pokazali samo blage inflamatorne reakcije. Nijedna ovca nije zadobila trajne povrede tokom testiranja.
Što je još važnije, za razliku od debelih kablova, ovčja koža se bolje integrisala sa novim kablovima i jedva da je izrasla unutra. Shodno tome, tanki kablovi sa kraterima nisu izazvali infekcije kod životinja.
Kuruklis trenutno radi sa inženjerima medicinskih uređaja i kardiohirurzima na poboljšanju kablovskog sistema. Njegov cilj je da tehnologiju što pre iznese na tržište. Ali pre nego što se može koristiti na srčanim bolesnicima, biće potrebna serija testova na modelima kože, životinjama i na kraju ljudima.
