USA teadlased avalikustasid juhtmeta toitega implantaadi, mis suudab tuvastada ja valutult korrigeerida ebaregulaarseid südamelööke. Eesotsas Philipp Gutruf Arizona ülikoolis põhines meeskond oma disainil painduval võrgul, mis ümbritseb ja jälgib südant. Pardaarvuti genereeritud optilisi signaale kasutatakse südame lihasrakkude täpsemaks sihtimiseks kui olemasolevaid südamestimulaatoreid. See lähenemisviis võib viia seadmeteni, mis on miljonite südamehaiguste all kannatavate inimeste jaoks palju mugavamad.
Arütmia on ebanormaalne südamepekslemine ja see võib olla põhjustatud paljudest haigustest. Paljude inimeste jaoks saab arütmiat ravida akutoitega südamestimulaatori/defibrillaatori implanteerimisega, mis jälgib südamelööke, tuvastades nende tekitatud elektrisignaale. Kui ilmnevad arütmia nähud, annab seade elektrilöögi otse südamega ühendatud juhtmepaari vahel. See stimuleerib lihasrakke südames, mis viib regulaarse südamelöögi taastamiseni.
Südamestimulaatorid on päästnud miljoneid elusid kogu maailmas, kuid on väga invasiivsed seadmed. Seadmed pole mitte ainult mahukad ja paindumatud; löögid, mida nad annavad, stimuleerivad ka valu retseptoreid südames.
Valgustundlikud biomolekulid
Selle disaini täiustamiseks uuris Gutrufi meeskond optogeneetilisel stimulatsioonil põhinevat lähenemisviisi. See hõlmab teatud tüüpi rakkudes leiduvate valgustundlike biomolekulide stimuleerimist: antud juhul lihasrakud, mida nimetatakse kardiomüotsüütideks. Need rakud vastutavad südame regulaarsete kontraktsioonide käivitamise eest ja mis kõige tähtsam, sisaldavad spetsiifilist valgustundlikku valku, mida valuretseptorites ei leidu.
Välise antenni juhtmevaba toiteallikana on meeskonna disainil õhuke ja painduv võrk, mis ümbritseb südant. Võrk jälgib elundi elektrilisi signaale, mida analüüsib spetsiaalseid algoritme kasutav pardaarvuti.
Kui arvuti tuvastab arütmia, suunab võrgusilma välja saatma optilisi signaale, mis põhjustavad valgustundlike kardiomüotsüütide regulaarset kokkutõmbumist. Kuna see valgus ei sega võrgu tuvastatud elektrisignaale, saab seade jätkata südame jälgimist isegi elupäästvate optiliste signaalide edastamisel.
Sihipärane lähenemine
Teadlaste sõnul pakub nende disain tavapäraste südamestimulaatorite ees mitmeid eeliseid. Selle juhtmevaba toitesüsteem eemaldab vajaduse asendada siirdatud patareisid, mida praegu tehakse iga viie kuni seitsme aasta tagant. Lisaks saab algoritme programmeerida sihtima teatud tüüpi arütmiaid, millest paljud nõuavad keerukamat ravi, kui olemasolevad südamestimulaatorid suudavad pakkuda.
Ajutine südamestimulaator reguleerib südamerütmi ja kaob täielikult
Näiteks kodade virvendusarütmia võib põhjustada südame ülemise ja alumise kambri sünkroonist väljasöömist. Kui algoritmi saaks seda ära tunda, saaks arvuti kohandada võrgu poolt saadetavaid optilisi signaale, muutes ravi palju tõhusamaks ja mugavamaks.
Olles katsetanud oma seadet hiirte südame peal, on Gutruf ja kolleegid nüüd kindlad, et nende lähenemine võib peagi viia uue põlvkonna targemate ja vähem invasiivsete südamestimulaatoriteni. Kui see saavutatakse, võib see lõppkokkuvõttes parandada miljonite praegu südame rütmihäirete all kannatavate inimeste elukvaliteeti.
Uuringut kirjeldatakse artiklis Teadus ettemaksed.
