Forskere har fremstillet og med succes testet en ultratynd patch-type hjerteenhed, der kan overvåge et hjerteslag og anvende stimuleringer efter behov.
I øjeblikket udføres disse funktioner af omfangsrige og påtrængende enheder såsom pacemakere. Selvom disse var mirakelmaskiner i mange årtier, er den operation, der kræves for at implantere pacemakere, kompliceret og kan være risikabel. Den nye enhed har derimod et unikt klæbemiddel, der gør det muligt at klæbe direkte til et vådt organ såsom hjertet.
Forskerne, fra Yonsei Universitet i Korea, mener, at den platform, de har udviklet, en dag kan erstatte pacemakere og derfor undgå unødvendige kirurgiske risici. Holdet har indtil videre kun testet enheden på en levende kaninmodel og et kunstigt hjerte, men vellykkede resultater tyder på, at dette er en lovende ny teknologi, der bør undersøges nærmere.
Kan dette erstatte en pacemaker?
Et centralt hjerteproblem, som forskerne behandlede med deres forskning, er hjertearytmi eller en uregelmæssig hjerterytme. Hjertet kan slå for hurtigt, for langsomt eller uregelmæssigt. Uanset hvad er årsagen til hjertearytmi den ukorrekte funktion af elektriske impulser, der formodes at koordinere hjerteslag. Nogle gange er hjertearytmier umærkelige eller blot en mindre irritation, men i visse situationer kan de være livstruende. Hvis problemet bliver alvorligt nok, kan kirurgisk implantation af en pacemaker være den eneste tilbageværende mulighed.
Den forskning, der udføres her, kan give patienter en mindre invasiv mulighed, hvilket ville give flere mennesker mulighed for at overvåge og standse hjertearytmier. Den nye enhed er en lille platform bestående af en aktiv matrix-array af trykfølsomme transistorer, der kan detektere hjerteslag, sammen med lavimpedanselektroder til at stimulere hjertet og standse arytmier. I test på kaniner var apparatet i stand til at detektere hjertearytmier og anvende passende elektrisk behandling for at korrigere de unormale hjerterytmer.
Et af de mere lovende aspekter af denne nye platform er, hvor tynd den er. Arket af sensorer har en samlet tykkelse på 38 μm. Til reference handler en standard pacemaker om størrelsen på en tændstikæske og menneskehår er generelt mellem 17 til 181 μm tyk. Det er klart, at den platform, der er undersøgt her, er mange størrelsesordener mindre end vores nuværende bedste løsninger til hjerteovervågning og -stimulering.
Ud over enhedens lille størrelse udviklede forskerne også en usædvanlig metode til at fastgøre den til selve hjertet. I øjeblikket har pacemakere en generator, der fastgøres til en ledning, der løber gennem et blodkar i hjertet. Den nye platform fungerer mere som et stykke tape, der sidder fast på hjertets epikardium.
Grunden til, at dette er sådan en utrolig åbenbaring, er den samme grund, som kan forårsage frustration, når man forsøger at tape noget til en våd overflade. Ligesom at sætte et stykke etikettape på en fødevarebeholder med kondens, var det en udfordring at klæbe en patch-type hjerteanordning til et hjerte i en lang periode. For at løse dette problem kiggede forskerne på naturen. Specifikt fandt de en alginat-baseret hydrogel-klæbemiddel, der efterligner muslingers klæbende egenskaber i undervandsmiljøer. Ikke alene klæber dette klæbemiddel til det våde epikardium, men det vil heller ikke blive resorberet af kroppen, og det er biokompatibelt og ikke-toksisk for mennesker.
Hvad er det næste?
Selvfølgelig er der stadig arbejde at gøre, hvis den slags enheder nogensinde skal erstatte pacemakere i et betydeligt omfang. Til at begynde med udførte forskerne kun in vivo test på kaniner og på et kunstigt hjerte. Yderligere arbejde vil være påkrævet, før vi kan begynde at betro denne teknologi med menneskeliv.
Midlertidig pacemaker regulerer hjerterytmen og forsvinder derefter helt
Derudover mener forskerne, at hjertearytmi kun er begyndelsen. De forventer, at denne metode vil udvide sig til at studere og overvåge andre hjertesygdomme, såsom myokardieinfarkt, hypertrofisk kardiomyopati, koncentrisk hypertrofi og dilateret kardiomyopati.
Holdet beskriver hjerteapparatet i Science Forskud.
