Wetenschappers hebben een ultradun patch-type hartapparaat vervaardigd en met succes getest dat een hartslag kan monitoren en indien nodig stimulaties kan toepassen.
Momenteel worden deze functies uitgevoerd door omvangrijke en indringende apparaten zoals pacemakers. Hoewel dit tientallen jaren lang wondermachines waren, is de operatie die nodig is om pacemakers te implanteren ingewikkeld en riskant. Het nieuwe apparaat heeft daarentegen een unieke lijm waardoor het rechtstreeks op een nat orgaan zoals het hart kan blijven plakken.
De onderzoekers, van Yonsei University in Korea geloven dat het platform dat zij hebben ontwikkeld op een dag pacemakers kan vervangen en daardoor onnodige chirurgische risico's kan vermijden. Het team heeft het apparaat tot nu toe alleen getest op een levend konijnenmodel en een kunsthart, maar succesvolle resultaten suggereren dat dit een veelbelovende nieuwe technologie is die verder onderzoek verdient.
Kan dit een pacemaker vervangen?
Een belangrijk hartprobleem dat de onderzoekers met hun onderzoek hebben aangepakt, is hartritmestoornissen, oftewel een onregelmatige hartslag. Het hart kan te snel, te langzaam of onregelmatig kloppen. Hoe dan ook, de oorzaak van hartritmestoornissen is de onjuiste werking van elektrische impulsen die de hartslag zouden moeten coรถrdineren. Soms zijn hartritmestoornissen onmerkbaar of slechts een kleine ergernis, maar in bepaalde situaties kunnen ze levensbedreigend zijn. Als het probleem ernstig genoeg wordt, kan de chirurgische implantatie van een pacemaker de enige overgebleven optie zijn.
Het hier uitgevoerde onderzoek kan patiรซnten een minder invasieve optie bieden, waardoor meer mensen de mogelijkheid krijgen om hartritmestoornissen te monitoren en te stoppen. Het nieuwe apparaat is een klein platform dat bestaat uit een actieve matrix van drukgevoelige transistors die hartslagen kunnen detecteren, samen met elektroden met lage impedantie om het hart te stimuleren en aritmieรซn te stoppen. Bij tests op konijnen kon het apparaat hartritmestoornissen detecteren en een geschikte elektrische behandeling toepassen om de abnormale hartritmes te corrigeren.
Een van de meer veelbelovende aspecten van dit nieuwe platform is hoe dun het is. Het vel met sensoren heeft een totale dikte van 38 ฮผm. Ter referentie: een standaard pacemaker gaat over de grootte van een luciferdoosje en menselijke haren zitten er over het algemeen tussen 17 tot 181 ฮผm dik. Het is duidelijk dat het hier onderzochte platform vele ordes van grootte kleiner is dan onze huidige beste oplossingen voor hartmonitoring en -stimulatie.
Naast het kleine formaat van het apparaat ontwikkelden de onderzoekers ook een ongebruikelijke methode om het aan het hart zelf te bevestigen. Momenteel hebben pacemakers een generator die wordt aangesloten op een draad die door een bloedvat in het hart loopt. Het nieuwe platform werkt meer als een stukje tape dat op het epicardium van het hart wordt geplakt.
De reden dat dit zo'n ongelooflijke openbaring is, is dezelfde reden die frustratie kan veroorzaken als je iets op een nat oppervlak probeert te plakken. Net zoals het plakken van een stuk etikettape op een voedselcontainer met condensatie, was het een uitdaging om een โโpatch-type hartapparaat gedurende lange tijd aan een hart te plakken. Om dit probleem op te lossen, keken de onderzoekers naar de natuur. Concreet vonden ze een op alginaat gebaseerde hydrogelkleefstof die de hechtende eigenschappen van mosselen in onderwateromgevingen nabootst. Deze lijm hecht niet alleen aan het natte epicardium, maar wordt ook niet door het lichaam geresorbeerd en is biocompatibel en niet-giftig voor mensen.
Whatโs next?
Natuurlijk is er nog werk aan de winkel als dit soort apparaten ooit op grote schaal pacemakers willen vervangen. Om te beginnen presteerden de onderzoekers alleen maar in vivo testen op konijnen en op een kunsthart. Er zal nog meer werk nodig zijn voordat we mensenlevens aan deze technologie kunnen toevertrouwen.
Tijdelijke pacemaker regelt het hartritme en verdwijnt dan volledig
Bovendien zijn de onderzoekers van mening dat hartritmestoornissen nog maar het begin zijn. Ze verwachten dat deze methode zich zal uitbreiden naar het bestuderen en monitoren van andere hartziekten, zoals een hartinfarct, hypertrofische cardiomyopathie, concentrische hypertrofie en gedilateerde cardiomyopathie.
Het team beschrijft het hartapparaat in Wetenschap Advances.
