Forskare har tillverkat och framgångsrikt testat en ultratunn hjärtapparat av patchtyp som kan övervaka hjärtslag och applicera stimulanser vid behov.
För närvarande utförs dessa funktioner av skrymmande och påträngande enheter såsom pacemakers. Även om dessa var mirakelmaskiner i många decennier, är operationen som krävs för att implantera pacemakers komplicerad och kan vara riskabel. Den nya enheten har å andra sidan ett unikt lim som gör att den kan fästa direkt på ett vått organ som hjärtat.
Forskarna, från Yonsei universitet i Korea, tror att plattformen de har utvecklat en dag kan ersätta pacemakers och därför undvika onödiga kirurgiska risker. Teamet har hittills bara testat enheten på en levande kaninmodell och ett konstgjort hjärta, men framgångsrika resultat tyder på att detta är en lovande ny teknik som tål ytterligare utredning.
Kan detta ersätta en pacemaker?
Ett centralt hjärtproblem som forskarna tog upp med sin forskning är hjärtarytmi eller oregelbunden hjärtrytm. Hjärtat kan slå för snabbt, för långsamt eller oregelbundet. Oavsett vilket är orsaken till hjärtarytmi den felaktiga funktionen av elektriska impulser som är tänkta att koordinera hjärtslag. Ibland är hjärtrytmrubbningar omärkbara eller bara en mindre irritation, men i vissa situationer kan de vara livshotande. Om problemet blir tillräckligt allvarligt kan kirurgisk implantation av en pacemaker vara det enda återstående alternativet.
Den forskning som utförs här kan ge patienterna ett mindre invasivt alternativ, vilket skulle ge fler människor möjlighet att övervaka och stoppa hjärtarytmier. Den nya enheten är en liten plattform som består av en aktiv matris-array av tryckkänsliga transistorer som kan detektera hjärtslag, tillsammans med lågimpedanselektroder för att stimulera hjärtat och stoppa arytmier. I tester på kaniner kunde enheten upptäcka hjärtarytmier och tillämpa lämplig elektrisk behandling för att korrigera de onormala hjärtrytmerna.
En av de mer lovande aspekterna av den här nya plattformen är hur tunn den är. Sensorarket har en total tjocklek på 38 μm. Som referens handlar en standard pacemaker om storleken på en tändsticksask och människohår är i allmänhet mellan 17 till 181 μm tjock. Helt klart är plattformen som undersöks här många storleksordningar mindre än våra nuvarande bästa lösningar för hjärtövervakning och stimulering.
Förutom enhetens lilla storlek utvecklade forskarna också en ovanlig metod för att fästa den på själva hjärtat. För närvarande har pacemakers en generator som fästs på en tråd som går genom ett blodkärl i hjärtat. Den nya plattformen fungerar mer som en tejpbit som sitter fast på hjärtats epikardium.
Anledningen till att detta är en så otrolig uppenbarelse är samma anledning som kan orsaka frustration när man försöker tejpa något på en våt yta. Ungefär som att sätta en bit märkningstejp på en matbehållare med kondens, var det en utmaning att fästa en hjärtapparat av patchtyp till ett hjärta under en lång tid. För att lösa detta problem tittade forskarna på naturen. Specifikt hittade de ett alginatbaserat hydrogellim som efterliknar de vidhäftande egenskaperna hos musslor i undervattensmiljöer. Detta klister fastnar inte bara på det våta epikardium, utan det kommer inte heller att resorberas av kroppen, och det är biokompatibelt och ogiftigt för människor.
Vad kommer härnäst?
Naturligtvis finns det fortfarande arbete kvar att göra om den här typen av enheter någonsin ska ersätta pacemakers i betydande omfattning. Till att börja med utförde forskarna bara in vivo- testning på kaniner och på ett konstgjort hjärta. Ytterligare arbete kommer att krävas innan vi kan börja lita på denna teknik med människoliv.
Tillfällig pacemaker reglerar hjärtrytmen och försvinner sedan helt
Dessutom tror forskarna att hjärtarytmi bara är början. De förväntar sig att denna metod kommer att expandera mot att studera och övervaka andra hjärtsjukdomar, såsom hjärtinfarkt, hypertrofisk kardiomyopati, koncentrisk hypertrofi och dilaterad kardiomyopati.
Teamet beskriver hjärtapparaten i Vetenskap Förskott.
