它看起来就像一颗真正的心脏。这正是首个全软体人工心脏的目标：尽可能逼真地模仿天然心脏。这个硅胶心脏由尼古拉斯·科尔斯（Nicholas Cohrs）研制，他是温德林·施塔克（Wendelin Stark）领导的研究小组中的博士生。施塔克是苏黎世联邦理工学院功能材料工程学教授。以自然为蓝本的理由显而易见。目前使用的血泵有许多缺点：其机械部件容易引发并发症，而患者缺乏生理性脉搏，这被认为会对患者造成一定影响。
“因此，我们的目标是开发一种人工心脏，其大小与患者自身的心脏大致相同，并在形态和功能上尽可能逼真地模仿人类心脏，”科尔斯说。能够良好运作的人工心脏确有迫切需求：全球约有2600万人患有心力衰竭，而供体心脏短缺。人工血泵有助于患者等待供体心脏移植或自身心脏康复。
这种软体人工心脏采用硅胶，通过3D打印和失蜡铸造工艺制成；重390克，体积为679 cm3。“它是一体成型的硅胶结构，内部构造复杂，”科尔斯解释说。这颗人工心脏和真正的人类心脏一样，具有左右心室，但两者之间没有隔膜，而是由一个额外的腔室隔开。该腔室通过加压空气充气和放气，将液体从血液腔室泵出，从而取代人类心脏的肌肉收缩。
另辟蹊径
由米尔科·梅博尔特（Mirko Meboldt）教授领导的苏黎世产品开发小组博士生阿纳斯塔西奥斯·佩特鲁（Anastasios Petrou）评估了这种软体人工心脏的性能。这些青年研究人员刚刚在科学期刊《人工器官》上发表了实验结果。
他们证实，这种软体人工心脏基本上能够正常工作，其运动方式与人类心脏相似。不过，它仍有一个问题：目前只能跳动约3,000次，相当于半小时至四分之三小时的使用时间。此后，材料便无法继续承受这种负荷。科尔斯解释说：“这只是一次可行性测试。我们的目标不是展示一颗可供植入的心脏，而是为人工心脏的研发探索一条新路。”当然，材料的抗拉强度和心脏性能都还需要大幅提升。
苏黎世心脏项目汇聚研究人员
科尔斯和佩特鲁是在“苏黎世心脏”项目中相识的。该项目是苏黎世大学医学部的一项旗舰项目，汇集了来自苏黎世和柏林不同学科及机构的20个研究团队。部分研究着眼于改进现有血泵，例如减少血泵机械部件造成的血液损伤；其他研究则探索极具弹性的膜或生物相容性更好的表面。相关工作与苏黎世和柏林的临床医生密切合作开展。
研究人员之间活跃的交流也助力了“苏黎世心脏”项目的这一子项目。苏黎世产品开发小组的博士生致力于血泵新技术研发，他们开发了一套测试环境，可用于模拟人体心血管系统。硅胶心脏研究人员在研发过程中利用了这套测试环境，并使用了黏度与人类血液相近的液体。佩特鲁自豪地说：“目前，我们的系统可能是世界上最好的系统之一。”
心脏研究是一项引人入胜的工作，科尔斯和佩特鲁都希望继续留在这一研究领域。“作为一名机械工程师，我从未想过自己会把一颗柔软的心脏捧在手中。现在我对这项研究着迷不已，非常希望继续参与人工心脏的研发，”佩特鲁说。
