Ao contrário do que a maioria de nós imagina, o coração não funciona exatamente como uma bomba, com uma ação de bombeamento simples. Ao invés disso, ele na verdade usa um movimento mais parecido com a torção de uma toalha. Quando ele se contrai, sua base gira no sentido anti-horário, enquanto a parte superior gira no sentido horário. Os cientistas chamam esse movimento de torção ventricular esquerda.
Na verdade, o coração não é o único a fazer isso. Nosso corpo está repleto de músculos que dobram, torcem, estendem e flexionam de formas bem complexas. E o desafio dos engenheiros tem sido buscar sistemas robóticos que atuem de forma semelhante – mas até então não haviam conseguido evoluir muito.
Agora, um time de pesquisadores da Universidade de Harvard desenvolveu um modelo de baixo-custo, programável, com um material macio que dá novas esperanças à missão. Os pesquisadores demonstraram o potencial do material, usando-o para replicar o movimento biológico do coração, além de desenvolverem um modelo virtual em 3D com as mesmas características.
“A maioria dos modelos de coração usados hoje não imitam o movimento 3D”, disse Ellen Roche, um dos pesquisadores de Harvard. “Eles levam em conta apenas o bombeamento”. Esses modelos não consideram o movimento de torção do coração, usado para bombear o sangue propriamente.
© Harvard HWI/HSEAS
© Harvard HWI/HSEAS
Para imitar essas fibras musculares, a equipe primeiro desenvolveu um músculo artificial pneumático modificado (PAM), feito de materiais moles e flexíveis, como o elastômero de silicone com uma malha trançada de reforço. Quando recebe ar sob pressão, o músculo se contrai, assim como músculos biológicos, mas apenas em uma direção.
A equipe então incorporou vários desses músculos artificiais dentro de uma matriz feita do mesmo material macio. Ao alterar sua orientação e configuração e aplicando pressão, eles foram capazes de alcançar vários movimentos em mais do que uma direção, imitando o movimento real do coração.
Eles calcularam os valores de tensão e força em uma série de situações e a partir disso desenvolveram um novo modelo
de computador que simula seus padrões de movimento em 3D.
de computador que simula seus padrões de movimento em 3D.
Para que serve o novo modelo?
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Os cientistas ainda estão longe de criar um coração artificial que possa reproduzir fielmente o trabalho de um coração biológico e ser usado em pacientes cardíacos.
Contudo, este novo modelo pode ajudar no melhor treinamento de cirurgiões, o que o torna um laboratório para o estudo e desenvolvimento de tratamentos para essas condições. Ele também abre novas possibilidades para uso na robótica e em dispositivos que auxiliam outros órgãos.
pode ajudar no melhor treinamento de cirurgiões, o que o torna um laboratório para o estudo e desenvolvimento de tratamentos para essas condições. Ele também abre novas possibilidades para uso na robótica e em dispositivos que auxiliam outros órgãos.
Um bom exemplo foi a simulação feita de um ataque cardíaco. Desativando seletivamente certas PAMs dentro da matriz criada, a equipe conseguiu simular o tipo de dano que acontece com o músculo cardíaco, sob certas condições de doença. No caso de um ataque cardíaco, o coração exibe o ventrículo esquerdo, menos pronunciado devido a lesão local que se estende pela parede do coração.
Por Gabriel Tonobohn
O coração se move dessa forma por causa de suas fibras musculares, orientadas em espiral na mesma direção e que trabalham juntas para realizar o movimento.
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