Studiul arată pentru prima dată un stimulator cardiac inovator auto-alimentat testat cu succes la porci
Our inimă menține un ritm prin interiorul său stimulator cardiac numit nod sinoatrial (nodul SA), numit și nodul sinusal situat în camera dreaptă sus. Acest stimulator cardiac intern eliberează sarcina electrică de 60-100 de ori într-un minut și această energie efectuează contracții în mușchii inimii, care permit inimii noastre să pompeze sânge în tot corpul nostru. Pe măsură ce îmbătrânim sau ne îmbolnăvim, acest lucru intern stimulator cardiac nu poate menține inima să bată corect. Bătăile neregulate ale inimii sunt cauzate și de o afecțiune numită aritmie, care încetinește ritmul normal al inimii. Pentru a înlocui această pierdere, o inimă tradițională stimulator cardiac – un dispozitiv electronic care funcționează cu baterii – poate fi implantat chirurgical în interiorul unui pacient pentru a regulariza bătăile inimii și pentru a menține inima să bată constant.
Un stimulator cardiac tradițional
Dispozitivul constă dintr-un generator de impulsuri alimentat de baterii care este implantat sub piele lângă claviculă. De asemenea, are fire izolate care conectează dispozitivul la inimă. Circuitul electronic generează semnale electrice care sunt livrate inimii prin intermediul electrozilor. Stimulatorul cardiac este un dispozitiv care salvează vieți; totuși, o limitare semnificativă a stimulatorului cardiac actual este că acestea trebuie înlocuite în orice moment între 5 și 12 ani de la prima montare, din cauza duratei de viață limitate a bateriei. Implantarea se poate face numai printr-o intervenție chirurgicală invazivă folosind anestezie locală, care este o provocare, deoarece cavitatea toracică a pacientului trebuie deschisă. Intervenția chirurgicală nu este doar costisitoare, dar crește și riscul de complicații, infecții sau chiar sângerare al pacientului. A fost proiectat un alt tip de stimulator cardiac minuscul care poate fi implantat printr-un cateter evitând intervenția chirurgicală, dar este încă în curs de testare.
Cercetătorii s-au concentrat pe construcție stimulatoare cardiace care ar putea folosi alternativ energia naturală din bătăile inimii unei persoane în loc de baterie. Teoretic, un astfel de stimulator cardiac nu ar trebui să fie înlocuit odată ce este implantat în interiorul unui pacient. Stimulatoarele alimentate cu plutoniu au fost fabricate cu multe decenii în urmă. Proiectarea experimentală a noilor stimulatoare cardiace s-a confruntat până acum cu mai multe limitări - cum ar fi structura de design rigidă care își limitează puterea și complicațiile legate de miniaturizare.
Un stimulator cardiac inovator fără baterie, cu un design unic
Într-un nou studiu publicat în ACS Nano cercetătorii de la National Key Laboratory for Science and Technology, Shanghai, China și-au propus să proiecteze un nou mic stimulator cardiac dispozitiv care poate fi alimentat din energia propriei bătăi inimii și au testat cu succes acest dispozitiv la porci. Noul dispozitiv poate fi ascuns sub inimă, mai degrabă decât lângă claviculă, ca în cazul stimulatoarelor cardiace convenționale. Stimulatorul cardiac se bazează pe o relație simbiotică ideală între inima cuiva și dispozitiv.
Designul acestui nou stimulator cardiac a fost inițiat prin realizarea mai întâi a unui mic cadru flexibil din plastic. Acest cadru a fost lipit cu straturi piezoelectrice care, la îndoire, generează energie. Această parte, numită „recoltator” de energie a fost plasată pe un cip. Dispozitivul a fost implantat la porci și s-a observat că bătăile inimii proprii ale animalelor ar putea modifica (îndoi) forma cadrului, generând astfel suficientă energie (putere) echivalentă cu o baterie alimentată cu baterii. stimulator cardiac. Cadrul flexibil din plastic al dispozitivului îi permite să capteze mai multă energie din inimă în comparație cu stimulatoarele cardiace tradiționale care au carcase rigide.
Deoarece oamenii au o fiziologie foarte asemănătoare cu porcii, asta stimulator cardiac ar putea funcționa bine și la oameni. Cercetătorii subliniază unele probleme tehnice care vor trebui abordate, de exemplu, dispozitivul constă din trei tehnologii separate - recoltator de energie, stimulator cardiac cip și fire – care trebuie integrate într-un singur dispozitiv. Testele suplimentare pe animale și apoi pe oameni pot confirma stabilitatea pe termen lung a dispozitivului. Un astfel de dispozitiv, dacă are succes, va necesita o intervenție chirurgicală invazivă o singură dată, reducând riscul de complicații al pacientului. O limitare majoră a acestui nou dispozitiv ar putea fi faptul că medicii ar putea să nu poată monitoriza de la distanță pacienții, ca în cazul stimulatoarelor cardiace care funcționează cu baterii.
***
{Puteți citi lucrarea originală de cercetare făcând clic pe linkul DOI de mai jos în lista surselor citate}
Sursa (s)
Ning L și colab. 2019. Alimentarea directă a unui stimulator cardiac real prin energia naturală a bătăilor inimii. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
