Изследователи са разработили най-малкия безжичен пейсмейкър, създаван някога. Приблизително с размер на оризово зърно, устройството може да бъде поставено директно в сърцето чрез минимално инвазивна процедура.
Уредът се контролира дистанционно с помощта на инфрачервена светлина от гъвкаво устройство, поставено на гърдите. Изработен от напълно биосъвместими материали, той се разтваря естествено в тялото след критичния следоперативен период, предотвратявайки всякакви вторични усложнения.
Тази технология може да бъде важна стъпка напред в кардиологията и да отвори нови перспективи в други медицински области. Милиони пациенти по света използват постоянни пейсмейкъри, за да регулират сърдечния си ритъм. Други имат такива устройства, които се монтират временно в следоперативния период – докато чакат постоянен имплант или за стабилизиране на ритъма след операция. Стандартната процедура включва хирургично прикрепване на електроди към миокарда свързани с жици, които преминават през гръдната стена към модул за стимулация, който генерира необходимите електрически импулси. Отстраняването на временен пейсмейкър обаче, когато той вече не е необходим, изисква повторна операция.
Това не е безопасно: може да възникне инфекция, разкъсване на тъкани, кървене или съсиреци, особено ако проводниците са се покрили с нарези по време на ремонта, което ги прави трудни за отстраняване. За да разреши този проблем, екип изследователи от Северозападния университет (Northwestern University) до Чикаго разработи резорбируем безжичен пейсмейкър още през 2021 г.
Лек, гъвкав и неизискващ батерия, той се разтваря безопасно в тялото след критичния следоперативен период. Продължителността на неговата работа може да се регулира прецизно чрез промяна на състава и дебелината на компонентите. Първият модел обаче имаше сериозен недостатък: размерът му не беше подходящ за най-малките пациенти
В ново проучване, публикувано в списанието Nature, учените са успели значително да намалят устройството, което го прави съвместимо с пациенти от всяка възраст.
„Доколкото ни е известно, създадохме най-малкия пейсмейкър в света“, каза Джон А. Роджърс, пионер в биоелектрониката в Северозападния университет, който ръководи проекта. „Временните пейсмейкъри са от съществено значение в детската хирургия.
И в такива случаи колкото по-малко е устройството, толкова по-добре." Новият стимулатор е само 1,8 мм широк, 3,5 мм дълъг и 1 мм дебел - побира се на върха на спринцовка. Това позволява да се инжектира директно в сърцето чрез минимална пункция. Въпреки че е подходящ за всички пациенти, основната му цел е да помогне на бебета с вродени сърдечни дефекти.
Около 1% от новородените в света страдат от такива патологии
Добрата новина е, че тези деца се нуждаят само временно след операция. Техните сърца, които все още се развиват, могат да се върнат към самостоятелно функциониране за седем дни. Този кратък следоперативен период обаче е изключително важен и всяко нарушение на ритъма може да доведе до необратими последици.
„Нашата основна мотивация са децата“, казва Игор Ефимов, кардиолог в Северозападния университет и съавтор на изследването. "Вече можем да поставим този мъничък стимулатор върху сърцето на бебето и да го контролираме с помощта на гъвкаво устройство, което може да се носи.
Няма да се налага хирургично отстраняване." Апаратът работи в тандем с малък външен модул - гъвкав, лек и безжичен, който се закрепва към гърдите на пациента. Той управлява стимулатора чрез инфрачервени светлинни импулси. Използването на светлина направи възможно допълнителното намаляване на размера на системата.
Когато модулът открие абнормен сърдечен ритъм, той излъчва импулс от светлина който преминава през кожата, гръдната кост и мускулите. Този импулс, синхронизиран с нормалния сърдечен ритъм, активира стимулатора и той генерира необходимия електрически импулс. След като изпълни задачата си, устройството се разтваря по естествен начин. За по-нататъшно миниатюризиране изследователите са избрали галваничен източник на енергия, вид батерия, която преобразува химическата енергия в електрическа.
Стимулаторът използва два различни метала като електроди. Веднъж имплантирани, телесните течности действат като електролит, позволявайки на металите да генерират ток. „В тялото биофлуидите служат като електропроводим електролит, свързващ електрически две метални пластини, за да образуват батерия“, обяснява Джон А. Роджърс. Изключително малкият размер на устройството позволява да бъде имплантирано в няколко точки на сърцето
ако е необходимо. Използването на сложни светлинни вълни също дава възможност да се регулира нивото на контрол. Тази гъвкавост може да бъде особено ценна при лечение на аритмии или други ритъмни нарушения. Освен това, тази технология може да бъде интегрирана в други импланти, като клапни протези.
Също така може да се използва и извън кардиологията, например при биоелектронна стимулация на регенерацията на костната тъкан. Досега неговата ефективност е потвърдена при животински модели (мишки, плъхове, прасета, кучета) и изолирани човешки органи. Екипът се надява да започне клинични изпитвания най-късно до три години.
Магдалена ГИГОВА
