Raziskovalci v ZDA so predstavili brezžični vsadek, ki lahko zazna in neboleče popravi nepravilne srčne utripe. Voden z Filip Gutruf na Univerzi v Arizoni je ekipa svojo zasnovo zasnovala na prožni mreži, ki obdaja in spremlja srce. Optični signali, ki jih ustvari vgrajeni računalnik, se uporabljajo za natančnejše ciljanje mišičnih celic v srcu kot obstoječi srčni spodbujevalniki. Ta pristop bi lahko vodil do naprav, ki bi bile veliko udobnejše za milijone ljudi, ki trpijo zaradi bolezni srca.
Aritmija je nenormalno bitje srca in jo lahko povzroči široka paleta bolezni. Pri mnogih ljudeh je mogoče aritmijo zdraviti z vsaditvijo srčnega spodbujevalnika/defibrilatorja na baterije, ki spremlja srčni utrip z zaznavanjem električnih signalov, ki jih proizvajajo. Ko se pojavijo znaki aritmije, naprava spusti električni sunek med parom vodnikov, ki so povezani neposredno s srcem. To stimulira mišične celice v srcu, kar vodi do ponovne vzpostavitve pravilnega srčnega utripa.
Srčni spodbujevalniki so rešili milijone življenj po vsem svetu, vendar so zelo invazivne naprave. Ne samo, da so naprave zajetne in neprilagodljive; udarci, ki jih povzročajo, stimulirajo tudi receptorje za bolečino v srcu.
Svetlobno občutljive biomolekule
Da bi izboljšali to zasnovo, je Gutrufova ekipa raziskala pristop, ki temelji na optogenetski stimulaciji. To vključuje stimulacijo biomolekul, občutljivih na svetlobo, ki jih najdemo v posebnih vrstah celic: v tem primeru mišičnih celic, imenovanih kardiomiociti. Te celice so odgovorne za sprožitev rednega krčenja srca in, kar je ključno, vsebujejo specifičen na svetlobo občutljiv protein, ki ga ni v receptorjih za bolečino.
Zasnova ekipe, ki jo brezžično napaja zunanja antena, ima tanko, prožno mrežo, ki ovije srce. Mreža spremlja električne signale organa, ki jih analizira vgrajeni računalnik, ki uporablja specializirane algoritme.
Če računalnik zazna aritmijo, usmeri mrežo, da pošlje optične signale, ki povzročijo, da se svetlobno občutljivi kardiomiociti krčijo v rednih vzorcih. Ker ta svetloba ne moti električnih signalov, ki jih zazna mreža, lahko naprava še naprej spremlja srce, tudi ko se pošiljajo življenjsko pomembni optični signali.
Ciljni pristop
Po mnenju raziskovalcev njihova zasnova ponuja številne prednosti pred običajnimi srčnimi spodbujevalniki. Njegov brezžični napajalni sistem odpravlja potrebo po zamenjavi vstavljenih baterij, ki se trenutno izvaja vsakih pet do sedem let. Poleg tega je algoritme mogoče programirati za ciljanje na določene vrste aritmij – mnoge od njih zahtevajo bolj zapleteno zdravljenje, kot ga lahko zagotovijo obstoječi srčni spodbujevalniki.
Začasni srčni spodbujevalnik uravnava srčni ritem in nato popolnoma izgine
Atrijska fibrilacija lahko na primer povzroči, da zgornja in spodnja prekat srca začneta biti nesinhronizirana. Če bi lahko algoritem usposobili za to, da bi to prepoznal, bi lahko računalnik prilagodil optične signale, ki jih pošilja mreža, zaradi česar bi bilo zdravljenje veliko bolj učinkovito in udobno.
Potem ko so svojo napravo preizkusili na srcih miši, so Gutruf in njegovi sodelavci zdaj prepričani, da bi njihov pristop kmalu lahko vodil do nove generacije pametnejših, manj invazivnih srčnih spodbujevalnikov. Če bi to dosegli, bi to lahko na koncu izboljšalo kakovost življenja milijonov ljudi, ki trenutno trpijo zaradi srčnih aritmij.
Raziskava je opisana v Znanost Predplačila.
