Trójwymiarowy implant serca to kolejny duży krok w kierunku medycyny spersonalizowanej. Najpierw skanuje się serce pacjenta za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) lub tomografii komputerowej (CT), a następnie na podstawie zebranych obrazów tworzy model 3D, który zostaje wydrukowany na odpowiedniej drukarce. Implant wykonany jest z elastycznej membrany silikonowej i zapewnia idealny kontakt ze ścianą zewnętrzną serca na całej jego powierzchni. Przypomnijmy, że w chwili obecnej technologie stosowane do kontroli pracy serca opierają się na płaskich strukturach dwuwymiarowych lub dwóch elektrodach, co sprawia, że ich kontakt z tkanką ograniczony jest do kilku punktów styku. "Każde serce ma inny kształt, a istniejące obecnie urządzenia mają jeden rozmiar dla wszystkich i zupełnie nie są zgodne z geometrią serca pacjenta," mówi Igor Efimov, profesor inżynierii biomedycznej i radiologii, biologii komórki, i fizjologii na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St Louis.

Na powierzchni implantu można nadrukować miniaturowe sensory zdolne m.in. do pomiaru pH, temperatury, obciążenia mechanicznego lub przesyłania impulsów elektrycznych w przypadku zaburzeń rytmu serca. Czujniki te mają pomóc lekarzom w monitorowaniu stanu zdrowia organu. Mogą m.in. przewidzieć zbliżający się zawał, pomimo braku zewnętrznych, widocznych, objawów fizjologicznych. Miałoby się to odbywać poprzez umieszczenie na powierzchni membrany sensora dla troponiny, białka, będącego podstawowym markerem w diagnostyce ataku serca. Implant ma być również pomocny w leczeniu chorób związany z zaburzeniami działania komór serca, a także, wszczepiony bezpośrednio do środka narządu, mógłby zapobiegać migotaniu przedsionków.

Kluczowe etapy w procesie tworzenia implantu serca [DOI: 10.1038/ncomms4329]

Naukowcy spekulują, że na podstawie analogicznej strategii można zaprojektować podobne implanty do monitorowania funkcji życiowych również innych organów. Lekarze mieliby wówczas możliwość ciągłej kontroli stanu zdrowia pacjenta i bezpośredniego zastosowania terapii w przypadku wykrycia nieprawidłowości w działaniu narządów. W przypadku zaburzeń rytmu serca, można by stworzyć implant imitujący pracę mięśni sercowych. W razie choroby nerek, implant mógłby monitorować stężenie wapnia, potasu i sodu. Niedawno ogłoszono, że naukowcy biorący udział w projekcie Google X zaprojektowali rodzaj soczewki kontaktowej zaopatrzonej w sensor, który może mierzyć poziom glukozy u pacjentów z cukrzycą. Profesor Efimov twierdzi, że implant serca stworzony przez jego grupę badawczą oparty jest na podobnym pomyśle, chociaż jest dużo bardziej złożony.

Nowa technologia brzmi obiecująco, niemniej jednak przed badaczami wciąż jeszcze szereg wyzwań. Dotyczą one między innymi sposobu zasilania implantu energią, sposobu komunikacji pomiędzy implantem a komputerem, a także metody wprowadzania urządzenia do organizmu. Czy taka technologia będzie w przyszłości rzeczywiście stosowana w medycynie? Czas pokaże.