Вчені виготовили та успішно протестували ультратонкий кардіологічний пристрій, який може контролювати серцебиття та застосовувати стимуляцію за потреби.
Зараз ці функції виконують громіздкі та нав'язливі пристрої, такі як кардіостимулятори. Незважаючи на те, що протягом багатьох десятиліть це були чудо-машини, операція, необхідна для імплантації кардіостимуляторів, є складною та може бути ризикованою. З іншого боку, новий пристрій має унікальний клей, який дозволяє приклеювати його безпосередньо до вологого органу, наприклад серця.
Дослідники, с Йонсей в Кореї вважають, що платформа, яку вони розробили, одного разу може замінити кардіостимулятори й таким чином уникнути непотрібних хірургічних ризиків. Наразі команда випробувала пристрій лише на моделі живого кролика та штучному серці, але успішні результати свідчать про те, що це нова багатообіцяюча технологія, яка потребує подальшого дослідження.
Чи може це замінити кардіостимулятор?
Ключовою проблемою серця, яку дослідники розглянули у своєму дослідженні, є серцева аритмія або нерегулярне серцебиття. Серце може битися надто швидко, надто повільно або нерівномірно. Незважаючи на це, причиною серцевої аритмії є неправильна робота електричних імпульсів, які повинні координувати серцебиття. Іноді серцеві аритмії непомітні або просто викликають невелике роздратування, але в певних ситуаціях вони можуть бути небезпечними для життя. Якщо проблема стає досить серйозною, хірургічна імплантація кардіостимулятора може бути єдиним варіантом, що залишився.
Дослідження, проведене тут, може дати пацієнтам менш інвазивний варіант, який дасть більшій кількості людей можливість контролювати та зупиняти серцеві аритмії. Новий пристрій являє собою крихітну платформу, що складається з активної матриці масиву чутливих до тиску транзисторів, які можуть виявляти серцебиття, а також електродів з низьким опором для стимуляції серця та припинення аритмій. Під час випробувань на кроликах пристрій виявив серцеві аритмії та застосував відповідне електричне лікування для корекції аномальних серцевих ритмів.
Одним із найбільш перспективних аспектів цієї нової платформи є її тонкість. Лист датчиків має загальну товщину 38 мкм. Для довідки, стандартний кардіостимулятор приблизно розмір сірникової коробки і людське волосся, як правило, між ними товщиною від 17 до 181 мкм. Очевидно, що досліджувана тут платформа на багато порядків менша за наші поточні найкращі рішення для моніторингу та стимуляції серця.
На додаток до крихітного розміру пристрою, дослідники також розробили незвичайний метод прикріплення його до самого серця. В даний час кардіостимулятори мають генератор, який приєднується до дроту, що проходить через кровоносну судину в серці. Нова платформа працює більше як шматок стрічки, приклеєний до епікарда серця.
Причина, чому це таке неймовірне відкриття, полягає в тій самій причині, що може викликати розчарування при спробі приклеїти щось до мокрої поверхні. Подібно до того, як наклеїти маркувальну стрічку на харчовий контейнер із конденсатом, приклеїти кардіологічний пристрій до серця на тривалий період часу було складним завданням. Щоб вирішити цю проблему, дослідники звернулися до природи. Зокрема, вони знайшли гідрогелевий клей на основі альгінату, який імітує адгезивні властивості мідій у підводному середовищі. Цей клей не тільки прилипає до вологого епікарда, але й не розсмоктується організмом, а також є біосумісним і нетоксичним для людини.
Що далі?
Звичайно, ще є над чим працювати, якщо подібні пристрої замінять кардіостимулятори у значному масштабі. Для початку дослідники лише виконали в природних умовах тестування на кроликах і на штучному серці. Потрібна подальша робота, перш ніж ми зможемо довіряти цій технології людські життя.
Тимчасовий кардіостимулятор регулює серцевий ритм, а потім повністю зникає
Крім того, дослідники вважають, що серцева аритмія – це лише початок. Вони очікують, що цей метод пошириться на вивчення та моніторинг інших захворювань серця, таких як інфаркт міокарда, гіпертрофічна кардіоміопатія, концентрична гіпертрофія та дилатаційна кардіоміопатія.
Команда описує кардіологічний пристрій у Наука розвивається.
