日前,荷兰国家研究议程第四轮“研究沿路线的联盟”(NWA-ORC)向荷兰混合心脏联盟(Holland Hybrid Heart consortium)注资1000万欧元(约合人民币7950万),用于开发一种软体机器心脏,作为心脏移植的替代选择。
该联盟由来自四个欧洲国家的六个合作伙伴组成,其中包括四个学术团体和两家研发密集型中小企业。他们在心脏外科,TE,软机器人和工程方面拥有丰富的经验,该团队的短期目标是在10年内完成设备开发,并做好植入前准备。终极目标是为心力衰竭患者提供永久性的治愈方案。
1、无排异,生物相容性强,有望取代心脏移植供体
据悉,全球范围内有超过2300万心力衰竭患者正在等待心脏移植供体,而供体心脏却极度匮乏,这导致大量患者不得不采用机器循环支持装置,而长期依靠辅助循环器械会带来严重的并发症。正因如此,软体机器人心脏的研发显得尤为重要。
2018年,HybridHeart联盟提议开发一种软性的生物相容性好的,且能够完全取代供体的人工心脏。
该项目的领导者,鹿特丹伊拉斯谟医学中心的心胸外科医生Jolanda Kluin表示,她是从埃因霍温理工大学(TU/e)研究员Bas Overvelde的工作中得到的灵感。后者是机械工程学领域的副教授,他的研究涉及使用软性和柔性材料制作机器人,这些机器人能够对周围环境的变化作出响应,类似于章鱼或海星。于是Jolanda希望将这一概念引入人工心脏领域,为心衰患者提供一个优质且可行的选择。
根据介绍,HybridHeart设计的这款人工心脏将由软体机器人外壳、执行器(人造肌肉)和传感器组成,以实现与自然心脏完全一致的运动。同时,为了确保与血液接触表面的生物相容性,其内部将采用患者自身的细胞进行覆衬。此外,研究人员还将同时开发人工心脏的其他组件,包括:用于原位组织工程内衬、瓣膜和血管的支架,以及无线能量传输系统。
机械工程副教授Overvelde表示,由软材料制成的人造肌肉非常适合构建模仿自然心脏功能的人造心脏。这些组件将共同构成完整的人工心脏,其特点是柔软、适应性强、无线化,且能够完全与生物和血液相容。
荷兰埃因霍温理工大学心血管生物力学教授Frans van de Vosse表示:“接下来,我们将使用计算机模型计算人工心脏肌肉的变形与内衬功能之间的相互作用,以预防血栓的形成。通过这种方式,我们有望在短时间内获得人工心脏的良好设计。”
2、全人工心脏市场格局
作为最复杂、最精密的医疗器械,人工心脏被誉为"医疗器械皇冠上的宝石"。根据市场种类大致可以划分为心室辅助装置 (VAD)和全人工心脏(TAH)两种。不过由于技术有限,目前全人工心脏市场的头部玩家仅有两家,一家是美国的Syncardia公司,另一家是法国的Carmat公司。
SynCardia
其中,SynCardia的TAH是FDA批准的唯一一款TAH产品,并且已在140多家医院成功完成了2000多个植入,延长了晚期左右心室心衰患者的生命。
此外,该公司还成立了新心医疗器械(北京)有限公司SynCardia Medical (Beijing),旨在将人工心脏领域最前沿的TAH全人工心脏技术,引进中国,从而为中国的心衰患者带来生命新希望Live Longer, Live Better。
Carmat
而Carmat则是开发了“全球第一颗永久性生物合成人工心脏”,且早在2013年就已完成世界上第一例手术。但2016年8月底,Carmat二期临床试验的首位受试者死亡。法国国家药品与健康产品安全局要求公司停止一切人体心脏移植手术,并在查明患者死因之前不重启相关临床试验。
直达2019年该公司得以重启试验进程,并于2020年获得CE标志。不过CE只批准其作为无法接受最大限度药物治疗或 LVAD 的终末期双心室心衰患者移植的过渡以及可能在植入后180天内接受心脏移植的患者使用。
HybridHeart所设计的人工心脏与这两款都不同,它被冠以“无线化”的头衔,这就相当于它没有了外部驱动装置。若顺利推出,将颠覆整个TAH市场。那么他们能否在未来十年内实现这一宏伟目标?