นักวิจัยจากคิดค้นวัสดุโฟมชนิดใหม่ที่ยืดหยุ่นได้ (Poroelastic silicone foam) โดยวัสดุดังกล่าวสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายแขนง รวมถึงใช้ทำหัวใจเทียม และชิ้นส่วนอวัยวะเทียมต่างๆของร่างกายได้ด้วย
Rob Shepherd ผู้ช่วยศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมเครื่องกลและอวกาศ มหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ นำทีมวิจัยคิดค้นสร้างหัวใจเทียมที่ทำจากโฟมซึ่งมีสมบัติพิเศษสามารถปั๊มของเหลว ขยายตัวและหดตัวได้อย่างง่ายดาย
Shepherd กล่าวในวิดีโอว่า พวกเราใช้วัสดุชนิดนี้เพราะมันมีศักยภาพที่ได้รับการยอมรับจาก FDA และมันสามารถยืดตัวได้มากกว่าหกร้อยเท่าของความยาวเริ่มต้น พวกเราสามารถปรับเปลี่ยนรูหรือท่อที่มีอยู่ภายในเพื่อให้ของเหลวไหลผ่านมากขึ้นหรือน้อยลงได้ นอกจากนี้วัสดุดังกล่าวยังนิ่มมากจนไม่จำเป็นต้องอาศัยแรงดันปริมาณมากในการผลักของเหลวให้ไหลผ่านรูหรือท่อที่อยู่ภายใน ลักษณะโครงข่ายของท่อเหล่านี้เปรียบได้กับหลอดเลือดที่อยู่ทั่วภายในกล้ามเนื้อของมนุษย์ซึ่งยอมให้อากาศไหลผ่านได้ตามธรรมชาติ นอกจากนี้ยังมีสารเคลือบพลาสติกชนิดแข็งที่ทีมเคลือบไว้บนโฟมเปรียบได้กับผิวหนังที่ผนึกทุกอย่างไว้ภายในด้วย
ประดิษฐ์หัวใจโฟม
ในตอนแรกของการทดลองนั้น ทีมวิจัยกำลังทดลองวัสดุที่คิดค้นขึ้นมาใหม่เพื่อใช้เป็นอวัยวะเทียมอย่างเช่น มือ แต่ต่อมาทีมได้เลือกออกแบบวัสดุดังกล่าวให้มีรูปทรงเหมือนหัวใจซึ่งมีความซับซ้อนมากขึ้นเพื่อใช้แสดงความสามารถในการปั๊มซึ่งมีลักษณะคล้ายการทำงานของหัวใจที่รู้จักกันดี
ทีมวิจัยเตรียมทำชิ้นงานโดยเริ่มจากนำของเหลวพอลิเมอร์เทลงในแม่พิมพ์เพื่อหล่อให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ เมื่อวัสดุเย็นตัวลงและถอดพิมพ์ออกมาจะได้ชิ้นงานที่มีรูพรุน ของเหลวสามารถไหลผ่านได้ ซึ่งเมื่อมีของเหลวไหลผ่าน ชิ้นโฟมดังกล่าวจะเกิดการเปลี่ยนรูปทรงไปอย่างรวดเร็ว จากนั้นก็นำชิ้นโฟมไปเคลือบด้วยชั้นพลาสติกเป็นขั้นตอนสุดท้าย ดังภาพ a
ภาพแสดงการโค้งงอ (ภาพ b) และยืดตัวของโฟมพอลิเมอร์ (ภาพ c) และรูพรุนภายใน (ภาพ d)
ทีมทดสอบการโค้งและยืดตัวของหัวใจโฟมง่ายๆด้วยการเติมอากาศเข้าไปเพื่อสังเกตการเคลื่อนไหวของหัวใจโฟม
เว็บไซต์ New Scientist อธิบายว่า หัวใจโฟมเริ่มทำงานได้จากการเติมอากาศเข้าไปทำให้หัวใจยืดตัวและสามารถปั๊มน้ำหรือของเหลวเข้าไปได้ อย่างไรก็ตาม การขยายตัวทั้งหมดเกิดขึ้นเฉพาะภายใน เราจึงไม่เห็นการเต้นของหัวใจโฟมจากภายนอกเนื่องจากผิวที่ห่อหุ้มโฟมเป็นวัสดุพลาสติกนั่นเอง
แม้ว่าหัวใจโฟมถูกออกแบบมาให้มีรูปทรงคล้ายหัวใจมนุษย์ แต่มันก็มีเพียงสองห้องต่างจากหัวใจของมนุษย์ที่มีสี่ห้องก็ตาม แต่ในการทดสอบดังกล่าวก็เห็นได้ว่ามันสามารถปั้มของเหลวเข้าไปได้คล้ายกับการทำงานของหัวใจที่อยู่ภายในร่างกายมนุษย์
อย่างไรก็ตามหากให้ตอบว่า มันสามารถแทนที่หัวใจได้จริงหรือไม่นั้น Shepherd ได้ให้คำตอบไว้ว่า พวกเราเชื่อว่าเมื่อเราได้วิจัยพัฒนาหัวใจโฟมดังกล่าวเพิ่มเติม ในวันหนึ่งมันจะมีศักยภาพพอในการแทนที่หัวใจที่มีชีวิตได้ ซึ่งแน่นอนที่มันต้องได้รับการยอมรับจาก FDA ว่าสามารถอยู่ในร่างกายมนุษย์ได้โดยไม่มีอันตราย
ทิ้งท้าย
ข้อดีของหัวใจเทียมที่ทำจากโฟมพิเศษนี้ คือ ลดโอกาสการเกิดความเสียหายเนื่องจากมันได้รับการออกแบบโดยใช้วัสดุเพียงชิ้นเดียว ต่างจากหัวใจเทียมที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันที่มีวัสดุหลายชิ้นประกอบกัน