Ученые изготовили и успешно испытали ультратонкое кардиологическое устройство пластыря, которое может контролировать сердцебиение и при необходимости применять стимуляцию.
В настоящее время эти функции выполняют громоздкие и навязчивые устройства, такие как кардиостимуляторы. Хотя на протяжении многих десятилетий это были чудо-машины, операция, необходимая для имплантации кардиостимуляторов, сложна и может быть рискованной. Новое устройство, с другой стороны, имеет уникальный клей, который позволяет ему приклеиваться непосредственно к влажному органу, такому как сердце.
Исследователи, из Университет Йонсей в Корее считают, что разработанная ими платформа может однажды заменить кардиостимуляторы и, следовательно, избежать ненужных хирургических рисков. Пока команда тестировала устройство только на живой модели кролика и искусственном сердце, но успешные результаты показывают, что это многообещающая новая технология, требующая дальнейшего изучения.
Может ли это заменить кардиостимулятор?
Ключевой проблемой сердца, которую исследователи решили в своем исследовании, является сердечная аритмия или нерегулярное сердцебиение. Сердце может биться слишком быстро, слишком медленно или хаотично. В любом случае, причиной сердечной аритмии является неправильная функция электрических импульсов, которые должны координировать сердечные сокращения. Иногда сердечные аритмии незаметны или просто вызывают незначительное раздражение, но в определенных ситуациях они могут быть опасными для жизни. Если проблема становится достаточно серьезной, хирургическая имплантация кардиостимулятора может быть единственным оставшимся вариантом.
Проведенное здесь исследование может дать пациентам менее инвазивный вариант, который даст большему количеству людей возможность отслеживать и останавливать сердечные аритмии. Новое устройство представляет собой крошечную платформу, состоящую из активной матрицы транзисторов, чувствительных к давлению, которые могут обнаруживать сердцебиение, а также электродов с низким импедансом для стимуляции сердца и остановки аритмии. В тестах на кроликах устройство смогло обнаружить сердечные аритмии и применить подходящую электрическую терапию для коррекции аномальных сердечных ритмов.
Одним из наиболее многообещающих аспектов этой новой платформы является то, насколько она тонкая. Лист датчиков имеет общую толщину 38 мкм. Для справки, стандартный кардиостимулятор примерно размер спичечного коробка и человеческие волосы, как правило, между Толщина от 17 до 181 мкм. Очевидно, что исследуемая здесь платформа на много порядков меньше, чем наши лучшие решения для мониторинга и стимуляции сердца.
В дополнение к крошечному размеру устройства исследователи также разработали необычный метод его прикрепления к самому сердцу. В настоящее время у кардиостимуляторов есть генератор, который присоединяется к проводу, проходящему через кровеносный сосуд в сердце. Новая платформа больше похожа на кусок скотча, наклеенный на эпикард сердца.
Причина, по которой это такое невероятное откровение, та же самая, что может вызвать разочарование при попытке приклеить что-то к мокрой поверхности. Подобно тому, как приклеивание скотча к пищевому контейнеру с конденсатом, приклеивание накладного кардиоустройства к сердцу на длительный период времени было сложной задачей. Чтобы решить эту проблему, исследователи обратились к природе. В частности, они обнаружили гидрогелевый клей на основе альгината, который имитирует адгезивные свойства мидий в подводной среде. Этот клей не только прилипает к влажному эпикарду, но и не резорбируется организмом, а также является биосовместимым и нетоксичным для человека.
Что дальше?
Конечно, предстоит еще многое сделать, если такие устройства когда-либо заменят кардиостимуляторы в значительных масштабах. Для начала исследователи выполнили только в естественных условиях испытания на кроликах и на искусственном сердце. Потребуется дальнейшая работа, прежде чем мы сможем начать доверять этой технологии человеческие жизни.
Временный кардиостимулятор регулирует сердечный ритм, а затем полностью исчезает
Кроме того, исследователи считают, что сердечная аритмия — это только начало. Они ожидают, что этот метод будет расширен для изучения и мониторинга других сердечных заболеваний, таких как инфаркт миокарда, гипертрофическая кардиомиопатия, концентрическая гипертрофия и дилатационная кардиомиопатия.
Команда описывает кардиологическое устройство в Наука развивается.
