Un paziente è sopravvissuto 100 giorni con un cuore artificiale: l’evoluzione dei dispositivi cardiaci

Fino a pochi anni fa, sostituire completamente il cuore umano con una macchina sarebbe sembrato impossibile; eppure oggi è realtà. Provate ad immaginare: non è un muscolo a tenerci in vita, ma una pompa meccanica. Nel luglio 2024, un paziente australiano è sopravvissuto per 100 giorni grazie a questa tecnologia, fino a ricevere con successo un trapianto da donatore: questo evento ha segnato una svolta nella medicina cardiovascolare.

Il contesto clinico attuale

L’insufficienza cardiaca è una malattia che colpisce almeno 26 milioni di persone nel mondo, con un’incidenza in costante crescita negli ultimi anni. Nei casi più gravi, la soluzione migliore, e spesso l’unica, è il trapianto di cuore umano. Tuttavia, questa opzione è fortemente limitata dalla scarsità di organi disponibili e dalle difficoltà nel trovare un donatore compatibile. Ogni anno si effettuano circa 6.000 trapianti cardiaci, ma le liste d’attesa sono lunghe e molti pazienti non riescono a sopravvivere fino all’intervento.

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Un’alternativa terapeutica al trapianto è rappresentata dai dispositivi di assistenza ventricolare, che possono sostenere la funzione del cuore in modo parziale, rispettivamente gli LVAD (left ventricular assistant device) per il ventricolo sinistro e gli RVAD (right ventricular assistant device) per il destro (Figura 1). In alcuni casi è necessario impiantare entrambi, ma questa soluzione aumenta la complessità clinica e i rischi. Entrambi possono causare complicazioni come trombosi, ictus, infezioni croniche legate ai cavi esterni, oltre a problemi di emolisi e una qualità della vita non ottimale. Inoltre, non tutti i pazienti sono candidabili per questi impianti, come nel caso di gravi patologie valvolari o anomalie anatomiche.

Dall’idea ai primi impianti: la nascita del cuore artificiale

Ed è proprio qui che entra in gioco l’idea di creare un dispositivo interamente artificiale che possa sostituire l’organo più importante del nostro corpo. Un’idea che, contrariamente a quanto si potrebbe pensare, non è affatto recente. Già nel 1812 il medico francese César Legallois visionava questa ipotesi, parlando nei suoi studi della possibilità di sostituire la funzione di pompaggio del cuore con una siringa riempita di sangue arterioso. Sebbene rudimentale, questa intuizione anticipava il concetto di circolazione artificiale meccanica. Tuttavia, la complessità del cuore umano – con le sue quattro camere, le valvole per la regolazione del flusso e la necessità di separare il sangue venoso da quello arterioso – rendeva l’idea di Legallois impraticabile. Facendo un passo in avanti, nel 1937 il fisiologo russo Vladimir Demikhov riuscì a garantire la sopravvivenza di un cane per 5 ore e mezza grazie all’impianto di una pompa biventricolare artificiale. 

La vera svolta avvenne pero nell’aprile 1969 quando il cardiochirurgo Denton Cooley eseguì nell’uomo il primo trapianto di cuore artificiale totale (Total Artificial Heart- TAH), progettato dal chirurgo Domingo Liotta. Questo cuore era essenzialmente una pompa pneumatica a doppio ventricolo con valvole meccaniche per controllare il flusso sanguigno nelle zone di ingresso ed uscita della pompa stessa. Le pareti erano rivestite da tessuto biologico per favorire la formazione di una superficie cellulare liscia al fine di ridurre i rischi di trombosi e di rigetto (Figura 2).

Il paziente, un uomo in condizioni critiche ma che tuttavia non poteva essere sottoposto ad un trapianto immediato, sopravvisse per ben 64 ore con il cuore artificiale prima di ricevere un cuore da donatore. Anche se la sopravvivenza dopo il trapianto fu breve, l’intervento segnò un momento storico: per la prima volta, un cuore completamente artificiale aveva mantenuto in vita un essere umano, dimostrando che la sostituzione totale dell’organo era tecnicamente possibile.

Oggi diverse soluzioni sono già utilizzate per la sostituzione cardiaca ma purtroppo la loro applicabilità resta limitata. Infatti, questi dispositivi non permettono ancora un impiego a lungo termine e quindi vengono utilizzati principalmente come ponti in attesa del trapianto. Basti pensare che il nostro cuore batte circa 112000 volte al giorno e poche tecnologie possono replicare questa efficienza di prestazione, essendo al tempo stesso anche sufficientemente durevoli, biocompatibili, non eccessivamente rumorosi e di dimensioni tali da poter essere impiantate. Inoltre, il cuore non è solo una pompa: è un organo che si adatta costantemente alle esigenze del corpo, rispondendo a stimoli fisiologici, ormonali e ambientali. Riprodurre questa complessità con un dispositivo artificiale è una sfida ingegneristica e clinica di altissimo livello.

La recente conquista di BiVACOR

Basti pensare al caso di BiVACOR (Figura 3): l’azienda che lo produce ha avviato nel 2019 una sperimentazione su ovini di 90 giorni per testarne la sopravvivenza con un dispositivo cardiaco totalmente artificiale. Pochi anni dopo, nel 2024, lo stesso dispositivo è stato impiantato con successo in un paziente australiano che é poi sopravvissuto 100 giorni fino all’operazione di trapianto.

Cinque pazienti, prima di questo caso, erano stati trattati con questa tecnologia per un mese, ma rimanendo in ospedale. Questa volta, invece, la vera rivoluzione è che il paziente è potuto tornare a casa, vivendo una vita “quasi” normale. Proprio a seguito di questo successo, la sperimentazione è stata estesa ad altri 15 pazienti e nel 2025 il BiVACOR è entrato nel prestigioso programma TAP (Total Product Life Cycle Advisory Program) della FDA, un’iniziativa che permette di accelerare lo sviluppo di tecnologie mediche promettenti.

Come funziona BiVACOR?

Il BiVACOR Total Artificial Heart (TAH)  combina la tecnologia di una pompa rotativa e la levitazione magnetica per muovere un disco rotante privo di contatto che pompa il sangue in modo continuo verso la circolazione sistemica e polmonare. Un piccolo controller esterno, combinato con un sistema a batterie ricaricabili, ne consente il funzionamento da una fonte di alimentazione fissa, migliorando la mobilità e la libertà del paziente. Rispetto ad altri dispositivi simili, il vantaggio di BiVACOR è che presenta una sola parte mobile e quindi è tendenzialmente meno soggetto a problemi di rottura o usura meccanica.

Questo cuore artificiale può pompare fino a 12 litri al minuto, una portata sufficiente per sostenere un adulto anche durante sessioni di attività fisiche intense. La regolazione del flusso avviene in automatico tramite il controller per adattarsi ai bisogni fisiologici del paziente. Il cuore é costruito in titanio, un materiale ampiamente utilizzato in ambito biomedicale per le sue ottime proprietà di biocompatibilità, resistenza alla corrosione e robustezza meccanica (ndr: vedasi video al fondo dell’articolo).

Syncardia e Carmat Aeson

Mentre BiVACOR é ancora oggetto di sperimentazioni cliniche, esistono dei dispositivi che sono già utilizzati da diversi anni come tecnologia di ponte fino al trapianto: questi sono Syncardia e CARMAT.

Syncardia

Syncardia é stato il primo cuore totalmente artificiale ad essere approvato dalla FDA nel 2004 e da allora é stato impiantato su oltre 2000 pazienti. Funziona con una pompa pneumatica a doppio ventricolo di due possibili dimensioni (70 cc e 50 cc), per adattarsi a tutti i pazienti, compresi quelli pediatrici. I ventricoli sono poi regolati da drivers alimentati a batteria, esterni e a loro volta connessi all’impianto tramite delle cannule. Essi consentono di trasmettere in maniera pulsatile dell’aria ai ventricoli artificiali per mimare la funzione di pompaggio. Syncardia offre due opzioni di driver: il Companion Driver, utilizzato in ambiente ospedaliero e caratterizzato da dimensioni ingombranti, e il Freedom Driver, più compatto e portatile, che consente ai pazienti di tornare a casa in attesa del trapianto. Tuttavia, la qualità della vita non é l’ideale: il compressore è rumoroso e ingombrante, e la mobilità del paziente ne è fortemente condizionata (Figura 4).

CARMAT Aeson

CARMAT Aeson invece nasce da un’azienda francese con l’idea di imitare il più fedelmente possibile il nostro cuore, includendo infatti membrane e tessuti biologici per migliorare la bio ed emocompatibilità e riducendo i rischi di trombosi, reazioni immunitarie e di rigetto. Questo dispositivo aveva anche recentemente ricevuto il marchio CE come ponte verso il trapianto secondo la nuova Regolamentazione Europea 2017/745 sui dispositivi medici (Medical Devices Regulation – MDR), che pone requisiti molto più stringenti in termini di sicurezza rispetto alla precedente direttiva MDD, a sottolineare le sue grandi potenzialità. Nonostante questo e nonostante si nutrissero davvero molte speranze, l’azienda che lo produce ha dovuto affrontare gravi difficoltà economiche, culminate nella decisione di liquidazione annunciata il 14 ottobre 2025.  

Ad oggi SynCardia é l’unico dei tre dispositivi che puo essere utilizzato al di fuori di sperimentazioni cliniche e tra l’altro alcune compagnie assicurative stanno iniziando ad approvarne la copertura economica. Il Dottor Francisco Arabia arriva a impiantare anche 10 cuori Syncardia all’anno e oggi sta anche studiando le sperimentazioni di BivaCOR che, secondo lui, potrà essere disponibile nei prossimi 2-4 anni come soluzione clinica consolidata. 

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Conclusione e sviluppi futuri

Nonostante i progressi straordinari, la soluzione migliore a lungo termine resta ancora il trapianto di cuore umano. Sicuramente il giorno in cui si arriverà a una sostituzione completa e duratura è ancora lontano. I prototipi in fase di sviluppo sono promettenti, ma devono ancora superare sfide cruciali: la durabilità a lungo termine, la miniaturizzazione, la biocompatibilità e la riduzione dei rischi di effetti collaterali o di malfunzionamenti meccanici. I cuori artificiali, per quanto promettenti, non sono ancora in grado di replicare la complessità biologica, immunologica e adattativa del cuore naturale. Rimangono anche ancora aperte delle questioni etiche, relative sia al mettere a disposizione questa tecnologia costosa a tutti i pazienti e sia dei risvolti psicologici del vivere con una macchina. Tuttavia, la domanda oggi non è più se arriveremo a una sostituzione cardiaca completa e duratura, ma quando.

Fonti e approfondimenti

• Wired – Come funziona il cuore di titanio con cui un uomo è vissuto per oltre 100 giorni
• Nature – Man survives with titanium heart for 100 days — a world first
• Journal of Thoracic Disease – The total artificial heart
• BiVACOR – Company website
• Syncardia – Company website
• Carmat – Company website