Un cuore da Zurigo

Signor Falk, quanti dei suoi pazienti vivono attualmente con un cuore artificiale?

Volkmar Falk: Ho appena rilevato una clinica a Berlino che ha uno dei più grandi programmi di sistemi di supporto cardiaco al mondo. Attualmente abbiamo 40 pazienti con un sistema di questo tipo. Umwelt und Geomatik ne installa fino a 180 all'anno. Molti dei nostri pazienti hanno patologie cardiache molto gravi. Devono prendere una decisione: un trapianto di cuore immediato, che oggi è raramente possibile a causa della carenza di organi, un ponte fino al trapianto o una terapia permanente con un sistema cardiaco artificiale.

Per quanto tempo si può vivere con un cuore artificiale?

Falk: Ci sono pazienti che hanno vissuto con loro fino a sette anni, in alcuni casi anche più a lungo. I sistemi di cuore artificiale sono stati sviluppati per colmare il vuoto fino a quando non sarà disponibile un cuore da donatore. Alcuni pazienti ora lo sopportano così bene che non desiderano più un trapianto di cuore. Nonostante tutte le difficoltà che possono verificarsi, come complicazioni emorragiche, formazione di coaguli nei sistemi, infezioni dei cavi o danni neurologici. Anche i guasti tecnici si ripetono. Con conseguenze drammatiche per le persone colpite.

Signor Poulikakos, lei è un ingegnere. Conosce qualche paziente con un cuore artificiale?

Dimos Poulikakos:Ho avuto alcune esperienze, soprattutto grazie al signor Falk. Sono rimasto molto scioccato da ciò che ho visto. Soprattutto, che la tecnologia in questo campo non è ancora al punto giusto. Questo mi ha spinto a lavorare con pagina esternaProgetto Zurich Heart per partecipare.

Signor Mazza, cosa l'ha portata come ingegnere al progetto Zurich Heart?

Edoardo Mazza: Da molto tempo mi occupo di temi medici, soprattutto con i colleghi dell'Ospedale Universitario. Molti dei risultati delle nostre ricerche sono legati alle domande poste da questo progetto. L'idea di una terapia permanente con una pompa cardiaca artificiale è socialmente rilevante e rappresenta una vera sfida per la ricerca. Questo progetto è stato quindi una scelta naturale per noi.

L'idea di utilizzare il cuore artificiale come soluzione permanente è nuova?

Falk: L'idea non è certo rivoluzionaria. Esistono già sistemi di assistenza circolatoria meccanica disponibili in commercio che vengono utilizzati da molto tempo. Questo perché, come già detto, non ci sono abbastanza cuori di donatori in decisione. L'aspetto eccezionale della collaborazione nel progetto Zurich Heart è che l'ETH di Zurigo è il primo istituto a interessarsi all'argomento, con competenze eccezionali in ciascuna delle aree tecniche richieste. In passato, gli istituti di ricerca si sono spesso occupati solo di singoli aspetti, come il trasferimento di energia o la modifica delle superfici. All'ETH ci sono le condizioni per sviluppare concetti completamente nuovi e per ricercare singoli aspetti, entrambi allo stesso livello. Questa competenza ci offre un'opportunità unica che ci distingue anche dalle altre aziende del settore.

In che modo il progetto Zurich Heart sta affrontando i problemi?

Poulikakos: Fin dall'inizio abbiamo perseguito due filoni di progetto interconnessi. Nel settore che dirigo, stiamo cercando di migliorare i sistemi esistenti. I problemi includono l'emolisi o la trombosi; l'interazione tra sangue, tessuto e superfici dei dispositivi impiantati e l'emodinamica associata non sono adeguatamente comprese. Inoltre, oggi non esiste quasi nessuna tecnologia di controllo ragionevolmente adattabile tra la pompa e il paziente. Potremmo migliorare molto con l'aiuto di sensori intelligenti e algoritmi di controllo. Oppure il problema dell'approvvigionamento energetico: Stiamo valutando se sia possibile risolverlo in modalità wireless.

Mazza:Allo stesso tempo, abbiamo pensato di adottare un approccio completamente diverso e di creare qualcosa di completamente nuovo. Abbiamo chiamato questa linea di ricerca "Sistemi alternativi". Ci siamo chiesti se fosse possibile lavorare con materiali completamente diversi rispetto al passato. La pompa morbida e "biomimetica" che abbiamo in mente dovrebbe essere simile ai materiali del corpo, per esempio, adattandosi meglio ai rapporti di volume del corpo umano. Stiamo quindi facendo ricerca nella direzione delle "macchine morbide". Questa direzione di ricerca è molto importante per l'ingegneria meccanica moderna. ? un progetto con molte nuove domande per le quali abbiamo bisogno di ricerca fondamentale.

Quali sono le interazioni tra le aree di ricerca?

Mazza:Tutte le ottimizzazioni di cui ha parlato Poulikakos, la tecnologia di azionamento, la tecnologia di controllo, i sensori, possono essere utilizzate molto bene anche in una pompa morbida. Condividiamo anche dispositivi e approcci sperimentali fino alla pianificazione di esperimenti in laboratorio o su animali.

Signor Falk, aveva in mente fin dall'inizio di fare qualcosa di completamente nuovo?

Falk:Ciò che vediamo nell'uso clinico è davvero sbalorditivo: alcune tecnologie risalgono agli anni Sessanta. Per questo motivo, inizialmente abbiamo affrontato la questione in modo difensivo, con l'idea di dover prima migliorare le piattaforme tecnologiche esistenti. Ma poi, nell'ambiente estremamente stimolante dell'ETH, ho trovato dei partner che pensano in modo molto creativo e non si lasciano frenare immediatamente dalle convenzioni. Abbiamo già sviluppato il prototipo di un cuore artificiale a benzina e lavorato con polimeri deformabili elettromagneticamente. Naturalmente, all'inizio tutti i medici scuotono la testa increduli. ? impossibile. Ma è proprio il libero pensiero che genera innovazione. Non sappiamo ancora se questo ci porterà alla fine al nostro obiettivo. Alcune cose finiranno in un vicolo cieco. Ma l'aspetto entusiasmante è che possiamo percorrere questa strada con ricercatori altamente motivati.

Avete dovuto imparare una lingua diversa per lavorare insieme o vi siete capiti fin dall'inizio?

Mazza: ? una domanda importante. In un campo specializzato, il gergo tecnico è molto efficace. Ma non appena si vuole essere compresi al di là dei confini della propria specializzazione, bisogna comunicare in modo completamente diverso. Ciò richiede competenze speciali e molta buona volontà. Grazie alla grande motivazione di tutti i partecipanti - medici, scienziati e ingegneri - siamo riusciti a superare le barriere linguistiche in tempi relativamente brevi.

Poulikakos: Avevamo già molti anni di esperienza nella collaborazione con i medici in altri progetti. La comunicazione con il signor Falk è stata eccellente fin dall'inizio.

Falk:Ho sempre lavorato a stretto contatto con le scienze ingegneristiche. Per questo sono stato molto felice che durante il mio periodo all'Ospedale Universitario di Zurigo avessi un'istituzione proprio di fronte, l'ETH, dove le competenze in materia sono facilmente raggiungibili. Ora si è trasferito a Berlino e l'ETH non si trova più proprio di fronte...

Falk: Lavoriamo insieme al progetto già da molto tempo. Quindi ora possiamo tollerare un po' di distanza. Inoltre, abbiamo inserito il progetto sotto l'egida di Hochschulmedizin Zürich. Questo garantisce il coordinamento. Anche Berlino è un partner importante, con molti pazienti e molte competenze, e incorporerò questo prezioso patrimonio di esperienza clinica nel progetto. In futuro, comunque, coinvolgeremo altri partner per singole questioni. Il progetto Zurich Heart continuerà a svilupparsi a livello locale, nazionale e internazionale. Inoltre, le diverse sedi sono certamente un vantaggio per attrarre mezzi di terzi competitivi.

Mazza:Posso solo confermare che. Naturalmente, lo stretto legame con l'Ospedale Universitario di Zurigo rimane importante per noi. I colleghi dell'ospedale universitario partecipano alle nostre riunioni di progetto e il successore di Falk, Francesco Maisano, è entusiasta del progetto. Stiamo già pianificando altri progetti con lui.

Le sue scoperte confluiscono anche nell'insegnamento?

Mazza: Il progetto coinvolge dottorandi e laureandi che lavorano nel settore e li espone alle problematiche interdisciplinari. Abbiamo compilato un elenco di conferenze di vari dipartimenti che raccomandiamo.

Falk:Ci sono diversi sforzi da parte delle scuole universitarie per riflettere meglio il campo delle scienze della vita nella formazione medica o per sviluppare corsi di studio in tecnologia medica o informatica medica aperti sia a medici che a ingegneri. Un corso di studio in tecnologia medica sarebbe una grande opportunità per molti giovani, non solo come base per una carriera scientifica, ma anche come formazione interessante per un segmento di mercato in rapida crescita e "affamato di personale".

Poulikakos: Trovo molto interessante l'idea di un programma di formazione per medici e ingegneri, in cui le aree si sovrappongono e una direzione può beneficiare delle conoscenze dell'altra. Ma sarà estremamente importante e difficile impartire un approfondimento sufficiente dei fondamenti di entrambe le discipline in un periodo di tempo relativamente breve. Altrimenti, i diplomati non saranno in grado di affrontare i difficili problemi interdisciplinari della tecnologia medica.

Torniamo al progetto Zurich Heart. Quando vi aspettate di vedere risultati utilizzabili nella pratica?

Poulikakos: In uno dei nostri sottoprogetti, finanziato dalla Fondazione Stavros Niarchos, prevediamo di avere un prodotto pronto per la traduzione in tre-cinque anni. Credo che la flessibilità con cui è stato concepito il progetto Zurich Heart ci permetterà di integrare le innovazioni nella pratica una alla volta, in collaborazione con le aziende o in altri modi.

Mazza:Un componente chiave della nostra pompa morbida è una cosiddetta membrana ibrida. Stiamo cercando una soluzione per integrare un endotelio, cioè uno strato biologico, in un sistema artificiale, cioè una macchina, in modo che il sangue che lo attraversa sia esposto a condizioni fisiologicamente "normali". Stiamo seguendo diversi approcci. Tra circa tre anni vogliamo confrontare i vari approcci nella speranza di trovarne almeno uno efficace. Se avremo un componente adatto, allora questo potrà essere utilizzato per la nostra pompa, ma forse anche per altri settori della medicina.

Il settore medico è altamente regolamentato. Quanto tempo passerà prima che lei, signor Falk, possa effettivamente utilizzare una di queste innovazioni per i suoi pazienti?

Falk: State affrontando un problema importante. A volte ci vuole un tempo incredibilmente lungo prima di poter effettivamente utilizzare qualcosa per i nostri pazienti. Attualmente i requisiti di autorizzazione per i dispositivi medici vengono inaspriti quasi ogni anno. Non dobbiamo quindi illuderci di poterci presentare alla stampa con il cuore di Zurigo tra un anno o due. Potremo certamente festeggiare una o due scoperte. Ma è più probabile che metteremo singole tecnologie a disposizione di fornitori terzi, in modo che possano entrare nella pratica il più rapidamente possibile, ad esempio una buona tecnologia dei sensori. ? importante riuscire a mantenere la motivazione a lungo termine, vale a dire che Chi siamo, al di là del consueto ciclo di dottorato. Ho percepito più volte questo impegno nelle discussioni tra l'Università di Zurigo e l'ETH, e sono quindi convinto che Zurigo sia uno dei pochi luoghi in Europa o addirittura nel mondo in cui questo sarà possibile.