Amióta Christiaan Barnard 1967-ben elvégezte Dél-Afrikában az első szívátültetést, világszerte több mint 50 ezer súlyos, többnyire végső stádiumban lévő betegnek segítettek ezzel a sebészi beavatkozással. A szívtranszplantáltaknak ma már átlagosan 15 évvel sikerül meghosszabbítani az életét, ami óriási eredménye az orvostudománynak.

A beavatkozás természetesen invazív, vagyis fel kell hozzá nyitni a beteg mellkasát, rendkívül költséges és bonyolult eljárás, de a legfőbb problémát mégis az jelenti, hogy kevés a donorszerv: a műtétre sokszor éveket kell várnia a betegeknek.

Yves Perriard, a svájci Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne szervezetén belül egy olyan központot vezet, amely többek között a szívbetegeknek is új reményt adhat. Az intézet neve Center for Artificial Muscles, azaz itt olyan kutatás folyik, amelynek célja az emberi izomszöveteket helyettesíteni vagy pótolni képes újszerű anyagok fejlesztése.

Perriard és csapata nagyon leegyszerűsítve olyan polimerekkel (bizonyos fajta műanyagokkal) kísérletezik, amelyek rendkívüli mértékben képesek megnyúlni, majd visszarendeződni, elektromos impulzusok hatására. Az egyik legígéretesebb ilyen anyagból olyan csőformát tudnak már készíteni, amelyet rá lehet fűzni az aortára, vagyis arra a fő artériára, amely a szívből kiáramló vér fő csatornája. Ez az implantátum a remények szerint úgy működhet majd, mint egy műizom, amely elektromos impulzusok hatására a megfelelő mértékben pulzál, azaz ritmikus összehúzódásokkal kisegítheti az aorta nem megfelelő működését.

Egy ilyen szerkezet bizonyos kórállapotokban jelentősen késleltethetné a szívbetegek állapotának romlását, de annak is meglenne az esélye, hogy a szívátültetést a betegek elkerüljék. A beültetés kevésbé invazív, és nem kellene hozzá megnyitni sem a szívkamrát, sem a vérkeringési rendszert. A műtött betegeknek pedig nem kellene véralvadásgátlót szedniük. Ám talán még ennél is fontosabb, hogy akinek ez a megoldás orvosi értelemben megfelelő lenne, annak nem kellene donorra várnia.

Ahogy a Chemistry World szaklap írja, tavaly áprilisban egy ilyen műizomcsövet helyeztek el egy élő sertés aortája köré. A négyórás operáció alatt az állat szívverését úgy tartották fenn, hogy az aorta köré tekert anyagnak elektromos impulzusokat adtak – vagyis a kísérletben bebizonyosodott, hogy egy ilyen segédeszköz képes az aorta teljesítményének/működésének javítására.

A sertés aortájának átmérője nagyjából egyezik az emberével, és a vérnyomása is hasonló, ebből a szempontból a kísérlet majdnem ideális volt, de azért csak majdnem, mert a sertésnek éppen az az aortarésze túl rövid, amelyre a dielektromos polimer csövet az ember esetében leginkább érdemes lenne felhelyezni. Egy borjú ebből a szempontból jobb kísérleti alany lehet a jövőben. Az emberi klinikai vizsgálatok elindulásáig valószínűleg még éveket kell várni, de a műtét sikere elég volt ahhoz, hogy az intézet megkapja a következő időszakra szükséges 8 millió svájci frank finanszírozást, így a munka folytatódhat.

A tervek között szerepel például olyan implantátumok fejlesztése is, amelyek a húgycsőre helyezve a vizelettartási nehézségekkel küzdő betegeknek segítenének, vagy a sztrók (agyi érkatasztrófa) után sokszor előforduló arcizomműködési elváltozásokat szüntetnék meg.

A fenti kutatások egyébként a konkrét orvosi alkalmazások mellett azért is érdekesek, mert rávilágítanak arra, hogy mennyire nehéz az emberi izomszövetet szintetikus megoldásokkal lemásolni. Annak ellenére, hogy ha pusztán anyagként tekintünk rá, akkor az izom nem bonyolult szerkezet, és még a működésének mechanikáját is egyre jobban érti az ember, a másolásnak legjobb tudásunk szerint sincs egyelőre sok esélye, lényegében csak az imitációval kísérleteznek a kutatók.

Sőt, úgy tűnik, hogy az anyagtudományi fejlesztések iránya ennek megfelelően meg is változik: nem műizmot akarnak a kutatók építeni, hanem azt keresik, hogy melyik anyagokból milyen eljárásokkal lehetne a leghatékonyabb módon előállítani az izmok működését imitáló szerkezeteket.

Seyed Mirvakil, a kanadai Seron Electronics (tudományos fokozattal rendelkező) vezérigazgatója pár éve például egy tudományos munkában már letette a voksát a nióbium nanoszálak alkalmazása mellett. Ő azzal érvel, hogy a nióbium nem ritka fém, különösebben nem is drága, de még nem is nehezen beszerezhető, viszont a nano mérettartományban kimagaslóan jó vezető (ami jól jön ahhoz, hogy az összehúzódáshoz és elernyedéshez szükséges elektromos impulzusokat célba lehessen juttatni), és inert (azaz reakciókba nem könnyen lépő) anyag, ami nagyon biztonságossá tehetné az orvosi felhasználását.

• műizom
• szívbetegség
• sebész