Đột phá: Trái tim nhân tạo bằng titan đầu tiên vừa được đưa vào cơ thể bệnh nhân, được chế tạo bởi con trai của người thợ sửa ống nước

Daniel Timms, nhà sáng lập BiVACOR, đã theo đuổi ý tưởng trái tim nhân tạo hơn 20 năm qua.

Một người đàn ông 58 tuổi ở Hoa Kỳ vừa mới trở thành người đầu tiên trong lịch sử được thay thế trái tim của mình bằng một cỗ máy bơm máu làm từ vật liệu titan. Chiếc máy bơm trông có vẻ giống như một linh kiện ô tô hơn là nội tạng người, nhưng nó đã được các kỹ sư tại công ty thiết bị y tế BiVACOR thiết kế nhằm thay thế toàn bộ nhiệm vụ của trái tim bên trong lồng ngực chúng ta.

Trong khi trái tim BiVACOR không thể co bóp và tạo ra mạch đập, nó được trang bị một motor bay lơ lửng bên trong nhờ lực từ, làm nhiệm vụ quay để đẩy máu đi vào các động mạch tới phổi. Máu sẽ lấy oxy rồi quay trở lại trái tim, trước khi nó tiếp tục được motor đẩy tới các bộ phận khác đưa oxy tới từng tế bào.

Motor của BiVACOR bay lơ lửng, có nghĩa là nó sẽ quay liên tục mà không tiếp xúc với các buồng tim của BiVACOR, đặc điểm khiến nó không bị mài mòn cơ học. Trong khi đó, vật liệu toàn bộ trái tim bằng titan cũng có nghĩa là nó sẽ tránh được ăn mòn về mặt hóa học khi ở trong cơ thể.

Bác sĩ Billy Cohn cầm trên tay một phiên bản của trái tim nhân tạo bằng titan mà ông vừa cấy ghép cho bệnh nhân đầu tiên trên thế giới.

Theo thông cáo báo chí từ BiVACOR, trái tim của họ đã được ghép vào cơ thể của một người đàn ông bị suy tim giai đoạn cuối, người chắc chắn sẽ tử vong nếu không được ghép tim mới.

Ca phẫu thuật lịch sử đã được thực hiện tại Viện Tim Texas, trong 4,5 tiếng đồng hồ dưới sự chỉ đạo của Billy Cohn, một bác sĩ tim mạch nổi tiếng thế giới. Trái tim titan nặng 650 gam đã được cố định vào lồng ngực, kết nối với mạch máu và đi dây điện ra ngoài cơ thể, thông qua một lỗ hở ở ổ bụng.

BiVACOR cho biết trái tim của họ không sử dụng pin bên trong. Thay vào đó, mguồn điện cung cấp cho motor quay được truyền qua một dây dẫn nối ra ngoài cơ thể ở thành bụng. Bệnh nhân sẽ đeo pin bên ngoài. Cả quả pin và trái tim BiVACOR đủ nhỏ gọn để sau khi cấy ghép, bệnh nhân có thể đi lại, vận động hoặc tập thể dục bình thường.

Các kỹ sư tại BiVACOR, dẫn đầu bởi nhà sáng lập Daniel Timms, đã mất hơn 20 năm để phát triển trái tim cơ học của mình. Động lực được thúc đẩy sau khi cha Timms, một người thợ sửa ống nước ở Brisbane, Australia, lên cơn đau tim và bị suy tim từ năm 2001.

Với mong muốn giúp đỡ cha mình, Timms đã quyết tâm theo đuổi việc chế tạo trái tim nhân tạo trong luận án tiến sĩ của mình tại Đại học Công nghệ Queensland. Cũng chính cha Timms, với kinh nghiệm làm việc với hệ thống ống nước lâu năm, đã cho anh ấy ý tưởng về một hệ thống bơm cơ học có thể luân chuyển máu trong cơ thể.

Họ đã tới siêu thị đồ gia dụng, mua về những chiếc ống nhựa để cùng nhau thiết kế lên nguyên mẫu trái tim nhân tạo đầu tiên.

Theo bộ đôi, trái tim không được phép sử dụng bất kỳ hệ thống van đóng mở nào, bởi với kinh nghiệm của một người thợ sửa ống nước, cha Timms biết rằng những chiếc van đóng mở hơn 100.000 lần mỗi ngày sớm muộn cũng sẽ hỏng dù chúng có được chế tạo tốt đến đâu đi chăng nữa.

Tốt nhất, trái tim chỉ nên sử dụng một motor như một chiếc máy bơm đơn thuần. Motor đó vừa phải đẩy máu từ tim đến phổi để lấy oxy, vừa phải thu hồi được dòng máu bão hòa oxy đó để đẩy đi khắp cơ thể.

Càng đơn giản hóa chừng nào thì trái tim nhân tạo sẽ càng không có gì để hỏng. Chỉ bằng cách đó, nó mới có thể làm thay nhiệm vụ của trái tim con người. Timms sau đó tiếp tục nảy ra một ý tưởng. Để tăng độ bền cho motor, anh nghĩ họ nên nâng nó lên một đệm từ để motor quay không ma sát.

Thế là Timms đã tự bỏ tiền túi, đi tới Nhật Bản để học hỏi công nghệ đệm từ trường của quốc gia dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực tàu cao tốc. Đến năm 2006, anh đã chế tạo thành công nguyên mẫu trái tim nhân tạo đầu tiên của mình và cấy ghép thử nghiệm vào cơ thể một con cừu.

Thật không may, đó cũng là năm mà cha Timms qua đời.

Cận cảnh cấu tạo của trái tim BiVACOR.

Nó chỉ có một motor quay trên đệm từ trường, gần như không có gì để hỏng.

Quyết tâm không bỏ cuộc, năm 2008, Timms thành lập BiVACOR để theo đuổi ý tưởng trái tim nhân tạo đến cùng. Công việc được thực hiện liên tục trong một thập kỷ, trước khi anh chứng minh trái tim có thể được cấy ghép vào lồng ngực bò và giúp con bò sống không cần tim trong 3 tháng.

Năm 2018, BiVACOR huy động được 3 triệu đô la Úc đầu tiên trong vòng tài trợ Series A từ OneVentures, một phần của quỹ y sinh hậu thuẫn bởi chính phủ. Kể từ đó, công việc liên tục tiến triển. Timms đã mời về BiVACOR những kỹ sư giỏi nhất thế giới đến từ Australia, Đức, Nhật Bản, Đài Loan.

Và đặc biệt, anh đã thuyết phục thành công Billy Cohn, bác sĩ phẫu thuật tim nổi tiếng thế giới, người có khoảng 200 bằng sáng chế về các phát minh liên quan đến tim mà ông đã biến thành sáu công ty khởi nghiệp, về đội của mình.

Cùng với nhau, họ đã liên tục cải tiến trái tim nhân tạo của BiVACOR đi đến thử nghiệm trên người đầu tiên vào tháng 7 vừa rồi. Trái tim của BiVACOR đã được chính tay bác sĩ Cohn ghép vào lồng ngực của một bệnh nhân 58 tuổi bị suy tim.

Ở đó, nó đã bơm máu liên tục và giữ cho bệnh nhân này sống bình thường trong 8 ngày trước khi ông ấy nhận được một trái tim sinh học từ người hiến tặng.

Khác với những bệnh nhân phải nằm một chỗ và nối vào máy lọc máu khi tim của họ bị suy kiệt, bệnh nhân được cấy ghép trái tim titan của BiVACOR có thể vận động bình thường ngay sau khi hồi phục từ ca phẫu thuật mở lồng ngực.

Trên thực tế, câu đầu tiên mà ông ấy nói sau khi tỉnh dậy và tháo ống thở oxy là "Tôi cảm thấy thật tuyệt vời". Sau đó, người đàn ông này hỏi liệu ông có thể uống một lon soda để ăn mừng hay không?

Mô phỏng đồ họa vị trí của trái tim BiVACOR trong cơ thể người.

Một bác sĩ mô tả cách trái tim được cung cấp năng lượng. Ông ấy đeo nguồn pin và bộ phận điều khiển trong một chiếc hộp bên cạnh sườn.

Về phần mình, Timms cho biết anh đã túc trực suốt đêm bên cạnh giường bệnh nhân sau ca phẫu thuật. "Tôi vô cùng tự hào khi chứng kiến ca cấy ghép trái tim nhân tạo toàn phần đầu tiên trên người đã thành công", anh nói.

"Thành tựu này sẽ không thể đạt được nếu không có lòng dũng cảm của bệnh nhân đầu tiên và gia đình họ, sự tận tâm của nhóm chúng tôi và các cộng tác viên chuyên gia tại Viện Tim Texas".

Quay trở lại 20 năm trước, không một ai nghĩ rằng con trai của người thợ sửa ống nước có thể chế tạo quả tim nhân tạo thành công. "Cả cộng đồng y khoa đã nói rằng một trái tim như vậy sẽ không bao giờ làm việc hiệu quả. Các bác sĩ đều nói rằng tim cần có mạch đập. Chẳng ai đi theo con đường của tôi cả", Timms nói.

Nhưng ca phẫu thuật ngày hôm nay đã chứng minh cho tầm nhìn của anh và người cha quá cố của mình. "Tại sao lại phải quan trọng hóa việc trái tim có mạch đập hay không? Chẳng phải nó chỉ cần bơm máu thôi sao. Vì vậy, chúng tôi đã đưa ra một góc nhìn hoàn toàn khác. Chúng tôi không quan tâm những người khác nghĩ cơ thể muốn gì. Chúng tôi chỉ cần biết thứ cơ thể cần là phải bơm được máu".

Một phiên bản thử nghiệm của BiVACOR bên ngoài cơ thể, trái tim này đã liên tục bơm máu trên bàn làm việc của Timms trong suốt 4 năm qua.

Mặc dù cha Timms không còn sống để tận hưởng thành quả từ công việc của con trai mình, nhưng ở trên thiên đường, có lẽ ông cũng rất tự hào khi trái tim mà mình đặt nền móng có thể sẽ cứu sống được hàng triệu bệnh nhân suy tim khác trong tương lai.

Chỉ tính riêng tại Mỹ, mỗi năm đã có 130,000 bệnh nhân suy tim giai đoạn cuối nhưng chỉ có khoảng 4.000 ca ghép tạng được thực hiện. Những trái tim BiVACOR có thể cứu sống khoảng 100.000 người Mỹ mỗi năm.

Timms cho biết giá thành sản xuất của BiVACOR hiện là khoảng 100.000 USD. Công ty đang bán mỗi trái tim nhân tạo này với giá 200.000 USD, tương đương hơn 5 tỷ VNĐ.

Tuy nhiên, các công ty bảo hiểm sẵn sàng trả tới 350.000 USD cho các ca cấy ghép BiVACOR, bởi nếu không làm vậy, chi phí họ phải trả cho việc bệnh nhân suy tim lọc máu và sử dụng các thiết bị duy trì sự sống cho đến cuối đời còn lớn hơn thế.

Nguồn: Sciencealert, Forbes, Smh

Thanh Long