Un implant alimentat fără fir care poate detecta și corecta fără durere bătăile neregulate ale inimii a fost dezvăluit de cercetătorii din SUA. Condus de Philipp Gutruf de la Universitatea din Arizona, echipa și-a bazat designul pe o plasă flexibilă care înconjoară și monitorizează inima. Semnalele optice generate de un computer de bord sunt folosite pentru a viza celulele musculare din inimă mai precis decât stimulatoarele cardiace existente. Această abordare ar putea duce la dispozitive care sunt mult mai confortabile pentru milioane de oameni care suferă de boli de inimă.
Aritmia este bătăile anormale ale inimii și poate fi cauzată de o gamă largă de boli. Pentru multe persoane, aritmia poate fi tratată prin implantarea unui stimulator cardiac/defibrilator alimentat de baterii, care monitorizează bătăile inimii prin detectarea semnalelor electrice pe care le produc. Când apar semne de aritmie, dispozitivul trece un șoc electric între o pereche de cabluri care sunt conectate direct la inimă. Acest lucru stimulează celulele musculare din inimă, ceea ce duce la restabilirea bătăilor regulate ale inimii.
Stimulatoarele cardiace au salvat milioane de vieți la nivel global, dar sunt dispozitive extrem de invazive. Nu numai că dispozitivele sunt voluminoase și inflexibile; șocurile pe care le produc stimulează și receptorii durerii din inimă.
Biomolecule sensibile la lumină
Pentru a îmbunătăți acest design, echipa lui Gutruf a explorat o abordare bazată pe stimularea optogenetică. Aceasta implică stimularea biomoleculelor sensibile la lumină găsite în anumite tipuri de celule: în acest caz, celulele musculare numite cardiomiocite. Aceste celule sunt responsabile pentru declanșarea contracției regulate a inimii și, în mod esențial, conțin o proteină specifică sensibilă la lumină, care nu se găsește în receptorii durerii.
Alimentat fără fir de o antenă externă, designul echipei prezintă o plasă subțire și flexibilă care învăluie inima. Mesh-ul monitorizează semnalele electrice ale organului, care sunt analizate de un computer de bord care utilizează algoritmi specializați.
Dacă computerul detectează aritmia, direcționează rețeaua să trimită semnale optice care provoacă contractarea cardiomiocitelor sensibile la lumină în modele regulate. Deoarece această lumină nu interferează cu semnalele electrice detectate de plasă, dispozitivul poate continua să monitorizeze inima, chiar dacă sunt livrate semnale optice care salvează vieți.
Abordare țintită
Potrivit cercetătorilor, designul lor oferă mai multe avantaje față de stimulatoarele cardiace convenționale. Sistemul său de alimentare fără fir elimină necesitatea înlocuirii bateriilor implantate, care se face în prezent la fiecare cinci până la șapte ani. În plus, algoritmii pot fi programați pentru a viza anumite tipuri de aritmii – multe dintre ele necesită tratamente mai complexe decât pot oferi stimulatoarele cardiace existente.
Stimularea cardiacă temporară reglează ritmul cardiac, apoi dispare complet
Fibrilația atrială, de exemplu, poate face ca camerele superioare și inferioare ale inimii să înceapă să bată desincronizat. Dacă un algoritm ar putea fi antrenat să recunoască acest lucru, computerul ar putea adapta semnalele optice trimise de plasă, făcând tratamentul mult mai eficient și confortabil.
După ce și-au testat dispozitivul pe inimile șoarecilor, Gutruf și colegii sunt acum încrezători că abordarea lor ar putea duce în curând la o nouă generație de stimulatoare cardiace mai inteligente și mai puțin invazive. Dacă se realizează, acest lucru ar putea îmbunătăți în cele din urmă calitatea vieții a milioane de oameni care suferă în prezent de aritmii cardiace.
Cercetarea este descrisă în Avansuri de știință.
