Американські науковці створили прототип тимчасового кардіостимулятора для імплантації в серце, який працює повністю бездротово, що зменшує ризик виникнення ускладнень, властивих традиційним тимчасовим кардіостимуляторам. Крім цього, новий пристрій повністю розкладається в організмі протягом кількох тижнів, відкидаючи потребу в проведенні додаткових операцій для його видалення. Винахід продемонстрував ефективність у перших дослідах на серцях тварин та людських моделях серця. Результати опубліковані в журналі Nature Biotechnology.
Художнє зображення біорозкладного кардіостимулятора на поверхні серця. Northwestern University
Для чого нам нові кардіостимулятори?
Електричні кардіостимулятори покликані відновити нормальний ритм серцебиття у людей, чиє серце скорочується із порушеннями. Його дія полягає у подразненні серцевого м'яза електричним струмом, що змушує його скорочуватися із бажаним темпом. Цьому сприяє наявність в сучасних пристроях сенсорів, які здатні вловлювати власну електричну активність серця та стимулювати його лише за потреби.
Іноді виникає необхідність імплантації постійного кардіостимулятора, але в інших випадках його можуть встановлювати лише тимчасово. Наприклад, на період відновлення стабільного стану хворого після інфаркту, після відкритої операції на серці або перед установкою постійного імплантату. У такому разі довгий зонд-електрод можуть вводити через вену в порожнину серця, при цьому один його кінець сполучається із зовнішнім пристроєм, який, власне, генерує імпульси для регуляції серцебиття. Через кілька днів або тижнів, коли потреба в ньому зникає, кардіостимулятор видаляють. Через те, що весь цей час пристрій сполучає внутрішнє середовище тіла та зовнішнє навколишнє, існує ризик виникнення інфекцій, тромбозів та пошкоджень тканин. Щоб цього уникнути, вчені Північно-Західного університету разом із колегами Університету Джорджа Вашингтона розробили альтернативний тимчасовий кардіостимулятор.
Що вони пропонують?
Винахідники розробили цілком імплантований кардіостимулятор для післяопераційних станів, що самостійно й повністю розчиняється всередині організму. Це дає змогу уникнути повторних операцій із його видаленням та супутніх традиційним кардіостимуляторам ускладнень.
Пристрій являє собою невелику гнучку пластинку довжиною близько 16 міліметрів, товщиною до 250 мікрометрів і вагою менш ніж половина грама, яка імплантується безпосередньо на поверхню серця. Кардіостимулятор оснащений електродами, які стимулюють серце електричним імпульсом, однак позбавлений дротів, що виходять з тіла. Натомість він отримує живлення через віддалену антену за допомогою технології NFC, яка набула поширення, наприклад, для здійснення безконтактних розрахунків смартфоном або карткою. Так відпадає необхідність у громіздких батарейках, дротах та інших зовнішніх елементах. Що не менш важливо, протягом п'яти-семи тижнів імплантат повністю розчиняється та поглинається організмом пацієнта.
Процес розкладання кардіостимулятора з плином часу. NorthwesternU / Youtube
Що показують досліди?
Випробування пристрою наразі вже провели на серцях різного розміру: мишей, пацюків, кроликів та собак, а також моделях людського серця. У всіх випадках кардіостимулятор успішно виконував свою роботу, стимулюючи орган до правильного скорочення. Протягом кількох тижнів, як і очікувалося, імплантат розчинявся без слідів. Вчені також помітили, що швидкість розкладання імплантату можна регулювати, змінюючи його склад та товщину, що в майбутньому може допомогти лікарям обирати оптимальний варіант, продиктований необхідним періодом стимуляції серця.