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Valvole cardiache artificiali

Prima del 1950, si poteva fare poco per difetti gravi delle valvole cardiache che da malformazioni congenite, infezione o malattie degenerative del sistema cardiovascolare. I sintomi era rappresentati da mancanza di respiro, capogiri e svenimenti; i decessi per insufficienza cardiaca congestizia o ictus non erano rari.

Riproduzione delle valvole cardiache sostitutive
Disegni più semplici e più solidi
Sostituzione di valvole provenienti dai maiali
Valvole create dai tessuti
Bibliografia

Riproduzione delle valvole cardiache sostitutive

Lo sviluppo della macchina cardiopolmonare e i modi sicuri di arrestare e far ripartire il cuore diedero la possibilità di sostituire le valvole cardiache difettose. Dagli anni '50 in poi furono molti i tentativi fatti per produrre con materiali artificiali delle valvole che imitassero l'anatomia delle valvole cardiache. Un gruppo di ricercatori dell'Università del MinnesotaANCHOR definì la struttura delle valvole cardiache rifacendosi a delle valvole di bovini e cadaveri. Mentre le valvole apparentemente sembrano molto delicate, il collagene ne rafforza la struttura e le rende robuste e resistenti.

Furono fatti dei tentativi per produrre valvole con struttura simile a quelle delle valvole naturali usando vari polimeri. Quando furono eseguiti i test di queste valvole sui cani, si capì che copiarne la forma naturale non era la risposta al problema. Era difficile ottenere il giusto meccanismo di fissaggio e la mancanza di forza costituiva il problema maggiore.ANCHOR I coaguli di sangue attorno alle suture costituivano un problema nei primi apparecchi progettati.

Per la durabilità occorrevano materiali più resistenti e disegni più solidi. Materiali intrecciati, come Teflon tessuto a maglia, aumentarono la sopravvivenza post operatoria, osservata nei cani che vivevano per diverse settimane. Questo a sua volta diede la possibilità di studiare il problema della coagulazione del sangue, causata inevitabilmente dai materiali estranei o dalle superfici danneggiate del cuore. Si stabilì che il disegno delle valvole non dovesse avere spigoli, nè crepe dove il sangue potesse ristagnare e tendere a coagularsi. Anche quando questo problema viene evitato, sono necessari farmaci anticoagulanti a lungo termine.

Disegni più semplici e più solidi

Era ancora necessario ottenere disegni più solidi per far sì che queste valvole potessero essere impiantate nei pazienti. Alla fine degli anni '50 e all'inizio degli anni '60, Albert StarrANCHOR mise a punto una valvola semplice a palla ingabbiata. Fu impiantata nei cani, e i tempi di sopravvivenza riportati furono prima di 10 giorni, dopo di sette mesi ed infine 13 mesi. Questi tempi di sopravvivenza lunghi permisero l'esame dell'efficienza delle valvole nel cuore di un essere vivente, anche a un anno dall'impianto.

L'ottenimento di una sopravvivenza a lungo termine nei cani senza trattamento anticoagulante indusse Starr a cercare di sostituire le valvole mitrali in pazienti.ANCHOR Nell'ottobre del 1961, dei 12 pazienti sottoposti a impianto di valvole mitrali artificiali, due morirono per cause non correlate, e tre a causa di infezione. I rimanenti pazienti ebbero una buona ripresa e poterono tornare al lavoro.

La valvola di Starr-Edwards a palla ingabbiata è ancora in uso. Il suo successo incoraggiò lo sviluppo e i test su vitelli e cani, di ulteriori disegni come la valvola a disco ingabbiato e valvola a disco inclinato. La valvola a disco inclinato Bjork-ShileyANCHOR fu introdotta nel 1969, i disegni di valvola cardiaca meccanica bileaflet pivot, ovvero disco metallico, furono presentati negli anni '70. Questo è oggi il tipo più comune di valvola meccanica.

Sostituzione di valvole provenienti dai maiali

La possibilità di impiegare anche delle valvole espiantate fu esplorata nei cani e furono definiti i migliori metodi di preparazione e conservazione. Le valvole umane prelevate da soggetti deceduti venivano trapiantate in pazienti, ma apparve chiaro che vi erano dei problemi logistici nel disporne di un numero adeguato. Alla metà degli anni '60 ci si rese conto che la risposta risiedeva nel trapianto di valvole prelevate da altre specie.

Valvole di xenoinnesti prelevati da maiali, pecore, vitelli e capre furono trapiantate nei cani agli inizi degli anni '70.ANCHOR I coaguli non costituivano un problema, ma la durata e il rigetto rimanevano da affrontare. A seguito di ricerca condotta su conigli, porcellini d'India, e ratti,ANCHOR fu prodotta una valvola funzionale e resistente mediante processi di lavaggio, denaturazione e tanninazione. Queste valvole 'bioprostetiche' solitamente prelevate dai maiali, sono state impiegate con successo in molti pazienti.

Valvole create dai tessuti

Il futuro della sostituzione delle valvole cardiache potrebbe risiedere nell'ingegneria dei tessuti. La valvola sostitutiva perfetta ovviamente sarebbe quella creata con il tessuto del paziente e strutturata su misura. È stato coltivato del tessuto di arteria di agnello su una matrice della forma esatta in un mezzo di coltura artificiale, e le valvole ricavate sono state trapiantate nelle pecore.ANCHOR


References

  1. Schimert G et al (1961) in Prosthetic Valves for Cardiac Surgery. Ed Merendino K. CC Thomas, Springfield
  2. Frater R & Ellis L (1961) In Merendino, ref 1
  3. Starr A (1961) J Thoracic Cardiovasc Surg 42, 673
  4. Starr A & Edwards M (1961) Ann Surg 154, 726
  5. Bjork V & Henze A (1979) In Tissue Heart Valves, Ed Ionescu M. Butterworths, London
  6. Paton B (1972) in Biological Tissue in Heart Valve Replacement. Ed Ionescu M, Ross D and Wooler G. Butterworths, London
  7. Carpentier A et al. (1969) J Thoracic Cardiovasc Surg 58, 467
  8. Pharmaceutical Business News (1995) 15 June

 


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