Forskere har laget og testet en ultratynn hjerteenhet av patch-type som kan overvåke hjerteslag og bruke stimuleringer etter behov.
For tiden utføres disse funksjonene av store og påtrengende enheter som pacemakere. Selv om disse var mirakelmaskiner i mange tiår, er operasjonen som kreves for å implantere pacemakere komplisert og kan være risikabel. Den nye enheten har derimot et unikt lim som gjør at den kan feste seg direkte til et vått organ som hjertet.
Forskerne, fra Yonsei University i Korea, tror at plattformen de har utviklet en dag kan erstatte pacemakere og derfor unngå unødvendig kirurgisk risiko. Teamet har så langt bare testet enheten på en levende kaninmodell og et kunstig hjerte, men vellykkede resultater tyder på at dette er en lovende ny teknologi som tåler ytterligere undersøkelser.
Kan dette erstatte en pacemaker?
Et sentralt hjerteproblem som forskerne tok opp med sin forskning, er hjertearytmi, eller uregelmessig hjerterytme. Hjertet kan slå for fort, for sakte eller uberegnelig. Uansett, årsaken til hjertearytmi er feil funksjon av elektriske impulser som skal koordinere hjerteslag. Noen ganger er hjertearytmier umerkelige eller bare en mindre irritasjon, men i visse situasjoner kan de være livstruende. Hvis problemet blir alvorlig nok, kan kirurgisk implantasjon av en pacemaker være det eneste gjenværende alternativet.
Forskningen utført her kan gi pasienter et mindre invasivt alternativ, noe som vil gi flere mennesker muligheten til å overvåke og stoppe hjertearytmier. Den nye enheten er en liten plattform som består av en aktiv matrise-array av trykkfølsomme transistorer som kan oppdage hjerteslag, sammen med lavimpedanselektroder for å stimulere hjertet og stoppe arytmier. I tester på kaniner var enheten i stand til å oppdage hjertearytmier og bruke passende elektrisk behandling for å korrigere de unormale hjerterytmene.
En av de mer lovende aspektene ved denne nye plattformen er hvor tynn den er. Arket med sensorer har en total tykkelse på 38 μm. For referanse handler en standard pacemaker om størrelsen på en fyrstikkeske og menneskehår er vanligvis mellom 17 til 181 μm tykk. Det er klart at plattformen som undersøkes her er mange størrelsesordener mindre enn våre nåværende beste løsninger for hjerteovervåking og stimulering.
I tillegg til enhetens lille størrelse, utviklet forskerne også en uvanlig metode for å feste den til selve hjertet. Foreløpig har pacemakere en generator som festes til en ledning som går gjennom en blodåre i hjertet. Den nye plattformen fungerer mer som et stykke tape som sitter fast på hjertets epikardium.
Grunnen til at dette er en så utrolig åpenbaring er den samme grunnen som kan forårsake frustrasjon når du prøver å teipe noe til en våt overflate. På samme måte som å sette et stykke merketape på en matbeholder med kondens, var det en utfordring å feste en patch-type hjerteenhet til et hjerte i lang tid. For å løse dette problemet så forskerne til naturen. Spesielt fant de et alginatbasert hydrogellim som etterligner klebeegenskapene til blåskjell i undervannsmiljøer. Ikke bare fester dette limet seg til det våte epikardium, men det vil heller ikke bli resorbert av kroppen, og det er biokompatibelt og ikke-giftig for mennesker.
Hva blir det neste?
Selvfølgelig er det fortsatt arbeid å gjøre hvis denne typen enheter noen gang skal erstatte pacemakere i betydelig skala. Til å begynne med utførte forskerne bare in vivo testing på kaniner og på et kunstig hjerte. Ytterligere arbeid vil kreves før vi kan begynne å stole på denne teknologien med menneskeliv.
Midlertidig pacemaker regulerer hjerterytmen og forsvinner deretter helt
I tillegg mener forskerne at hjertearytmi bare er begynnelsen. De forventer at denne metoden vil utvide seg mot å studere og overvåke andre hjertesykdommer, som hjerteinfarkt, hypertrofisk kardiomyopati, konsentrisk hypertrofi og utvidet kardiomyopati.
Teamet beskriver hjerteapparatet i Vitenskap Fremskritt.
