Implan bertenaga nirkabel yang dapat mendeteksi dan memperbaiki detak jantung tidak teratur tanpa rasa sakit telah diluncurkan oleh para peneliti di AS. Dipimpin oleh Philipp Gutruf di University of Arizona, tim mendasarkan desain mereka pada jaring fleksibel yang mengelilingi dan memantau jantung. Sinyal optik yang dihasilkan oleh komputer on-board digunakan untuk menargetkan sel otot di jantung dengan lebih tepat daripada alat pacu jantung yang ada. Pendekatan ini dapat menghasilkan perangkat yang jauh lebih nyaman bagi jutaan orang yang menderita penyakit jantung.
Aritmia adalah detak jantung yang tidak normal, dan dapat disebabkan oleh beragam penyakit. Bagi banyak orang, aritmia dapat diobati dengan menanamkan alat pacu jantung/defibrillator bertenaga baterai, yang memantau detak jantung dengan mendeteksi sinyal listrik yang dihasilkannya. Ketika tanda-tanda aritmia terjadi, alat tersebut mengalirkan sengatan listrik antara sepasang kabel yang terhubung langsung ke jantung. Ini merangsang sel-sel otot di jantung, yang mengarah pada pemulihan detak jantung yang teratur.
Alat pacu jantung telah menyelamatkan jutaan nyawa secara global tetapi merupakan perangkat yang sangat invasif. Tidak hanya perangkatnya besar dan tidak fleksibel; kejutan yang mereka berikan juga merangsang reseptor rasa sakit di jantung.
Biomolekul peka cahaya
Untuk menyempurnakan desain ini, tim Gutruf mengeksplorasi pendekatan berdasarkan stimulasi optogenetik. Ini melibatkan stimulasi biomolekul peka cahaya yang ditemukan dalam jenis sel tertentu: dalam hal ini, sel otot bernama kardiomiosit. Sel-sel ini bertanggung jawab untuk memicu kontraksi reguler jantung, dan yang terpenting, mengandung protein peka cahaya spesifik yang tidak ditemukan pada reseptor nyeri.
Didukung secara nirkabel oleh antena eksternal, desain tim menampilkan jaring tipis dan fleksibel yang menyelubungi jantung. Jala memantau sinyal listrik organ, yang dianalisis oleh komputer terpasang yang menggunakan algoritme khusus.
Jika komputer mendeteksi aritmia, arahkan jala untuk mengirimkan sinyal optik yang menyebabkan kardiomiosit peka cahaya berkontraksi dalam pola teratur. Karena cahaya ini tidak mengganggu sinyal listrik yang terdeteksi oleh jaring, perangkat dapat terus memantau jantung, bahkan saat sinyal optik penyelamat nyawa dikirimkan.
Pendekatan yang ditargetkan
Menurut para peneliti, desain mereka menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan alat pacu jantung konvensional. Sistem daya nirkabelnya menghilangkan kebutuhan untuk mengganti baterai implan, yang saat ini dilakukan setiap lima hingga tujuh tahun. Selain itu, algoritme dapat diprogram untuk menargetkan jenis aritmia tertentu – banyak di antaranya memerlukan perawatan yang lebih kompleks daripada yang dapat diberikan oleh alat pacu jantung yang ada.
Alat pacu jantung sementara mengatur irama jantung kemudian benar-benar menghilang
Fibrilasi atrium, misalnya, dapat menyebabkan ruang atas dan bawah jantung mulai berdetak tidak sinkron. Jika suatu algoritme dapat dilatih untuk mengenali ini, komputer dapat menyesuaikan sinyal optik yang dikirim oleh jaring, membuat perawatan jauh lebih efektif dan nyaman.
Setelah menguji perangkat mereka pada jantung tikus, Gutruf dan rekannya kini yakin bahwa pendekatan mereka dapat segera menghasilkan generasi baru alat pacu jantung yang lebih cerdas dan tidak terlalu invasif. Jika tercapai, hal ini pada akhirnya dapat meningkatkan kualitas hidup jutaan orang yang saat ini menderita aritmia jantung.
Penelitian tersebut dijelaskan dalam Kemajuan ilmu pengetahuan.
