8 березня 1952 року вважається днем народження «штучного серця». В цей день в Пенсильванському госпіталі в Філадельфії в ході операції у пацієнта було зупинено серце, а його функції вперше в історії виконувало механічний пристрій, давши можливість лікарям протягом 50 хвилин оперувати хворого.

Найближчим попередником приладів штучного кровообігу, ймовірно, можна вважати так званий перфузійний насос, який в 1935 році винайшли Чарльз Ліндберг і Алексіс Каррель. Цей прилад призначався для прокачування замінника крові через ампутовані органи тварин в процесі їх транспортування - щоб підтримувати їх життєдіяльність. До речі кажучи, сам термін «штучне серце» запропонували редактори журналу Time, коли в 1938 році один з номерів його вийшов у світ з фотографією перфузійного насоса на обкладинці.

Варто відзначити, що в 1925 році, рівно за 10 років до «штучного серця» Ліндберга-Карреля, вийшов у пресі знаменитий роман Олександра Бєляєва «Голова професора Доуеля», де подібна технологія була основним фантастичним припущенням сюжету. А джерело натхнення - та ось він: у цьому ж 1925-му С. Брюхоненко і С. Чекулін створили перший в світі апарат, здатний замінити серце. В ході свого сенсаційного експерименту їм вдалося за допомогою апарату підтримувати життя відокремленої від тулуба голови собаки протягом декількох годин (на фото). Причому собака була в свідомості і навіть брала їжу.

Що ж, давайте подивимося, що ж вдалося зробити за минулі роки в області створення штучних замінників серця - в одній з найбільш (на жаль!) ​​Затребуваних сьогодні технологій.

вчора

У 50-х роках минулого століття над створенням всіляких «штучних сердець» працювало безліч компаній, проте далеко не всі розроблені прилади дійшли до стадії клінічних випробувань. Один з перших вдалих зразків був створений в лабораторії компанії General Motors під керівництвом хірурга-кардіолога Додрілла в 1952 році. Апарат Dodrill-GMR і став тим першим в історії штучним серцем, з розповіді про який ми розпочали розмову.

Апарат цей багато в чому нагадував багатоциліндровий двигун і був вельми недосконалий вже тим, що інтенсивно руйнував клітини крові. У вдосконаленої конструкції апарату Коуна і Мастарда (1953 рік) шлуночки серця були змодельовані гумовими ємностями, які періодично стискалися зовнішніми металевими штоками.

Найбільшого поширення в середині минулого століття отримали апарати штучного кровообігу на базі конструкції Джона Гібона, вдосконаленою лікарями клініки Майо в Міннесоті. Апарат Майо - Гібона став масово використовуватися в клініках з 1957 року.

А перший зразок имплантируемого штучного серця в 1969 році представили науковій громадськості Д. Лиотта і Д. Кулі (США). Їх прилад підтримував життя пацієнта протягом 64 годин, поки готувалося до операції людське серце-трансплантат. Починаючи з цього моменту прогрес в технології штучних сердець дуже наочно відображає графік тривалості безперервної роботи апаратів:

сьогодні

Перша імплантація штучного серця, розрахованого на тривалий термін експлуатації, була проведена 2 грудня 1982 року в Медичному центрі Ютского університету (США). Пацієнту імплантували апарат Jarvik-7, названий так на честь винахідника Р. Джарвіка (на фото він зі своїм апаратом).

Jarvik-7 був виготовлений з поліуретану з гумовими мембранами, які грали роль поршнів. Підводиться ззовні стиснене повітря розтягував мембрани, які виштовхували кров через клапани в артерії.

Надалі зусилля конструкторів були направлені на створення повністю автономних імплантуються апаратів штучного кровообігу, які не потребують підведення ззовні електроенергії по проводах або ж пневмо- або гідравлічного тиску по трубопроводах. Як приклад одного з вдалих зразків таких апаратів можна привести штучне серце AbioCor, розроблене компанією Abiomed.

Штучне серце AbioCor має вбудований електродвигун і акумулятор, заряджати який можна через шкірні покриви хворого (без проводів). Повністю заряджений акумулятор дає можливість хворому вільно рухатися протягом години, після чого необхідно підключити зарядний пристрій. Гарантійний термін служби апарату - 18 місяців. На жаль, ще ні разу хворий з імплантованим штучним серцем AbioCor не пережив цей гарантійний термін ...

завтра
Існуючі сьогодні зразки штучних сердець не сильно відрізняються один від одного конструктивно, будучи в основі своїй лише механічними насосами. Надії на створення в майбутньому все більш досконалих штучних сердець пов'язані сьогодні ні з механікою, а з технологіями стовбурових клітин.

Вчені, що досліджують процеси перетворення універсальних стовбурових клітин в специфічні клітини тканин того чи іншого органу, в останні кілька років досягли вражаючих успіхів у справі вирощування м'язової тканини серця і навіть окремих його компонентів. У 2004 році в Массачусетському технологічному інституті група дослідників під керівництвом Гордана Вуняк-Новакович вперше виростила тканину серцевого м'яза, що володіє здатністю скорочуватися під впливом електричних імпульсів. А в 2007-му серйозного успіху домоглися британські вчені з клініки Harefield. Група дослідників під керівництвом Магді Якуба зуміла виростити із стовбурових клітин найважливішу деталь серця - клапан.

У березні минулого року сенсаційна звістка прийшла з Пітсбурзькому університету. Дослідникам вдалося повністю прибрати з серця щура всі клітини, залишивши лише «каркас» - матрикс з білкової сполучної тканини. Після цього, матрикс «заселяли» стовбуровими клітинами, отриманими з людських клітин фібробластів шляхом спеціальної процедури Яманака - Гардона (за відкриття такої можливості Сін'я Яманака і Джон Гардон в 2012 році отримали Нобелівську премію).

Після 20-денної інкубації, протягом якої стовбурові клітини перетворюються в клітини тканин серця, дослідники отримали щуряче (конструктивно), але людське (по клітинному складу) серце, яке не містить жодної синтетичної деталі. Більш того, отримане таким чином серце самостійно запустилось в роботу, його пульс склав 40-50 ударів в хвилину. М'язова тканина виявилася чутливою до впливу гормонів, керуючих частотою серцебиття, але, будучи позбавленою нервів, поки не здатна сприймати сигнали нервової системи.

Паралельно розвивається ще один напрямок створення штучних живих органів - технологія 3D-Біопринтер, «друкуючих» живі органи (і серце в тому числі) спеціальними «чорнилом», які складаються з поміщених в гелевий матрикс живих клітин тканини. Технологія сьогодні розвивається з приголомшливою швидкістю, але це вже тема окремої розмови.