Даследаванне ўпершыню паказала, што інавацыйны кардыёстымулятар з аўтаномным харчаваннем паспяхова пратэставаны на свіннях
Наш сэрца падтрымлівае тэмп праз унутр кардыёстымулятар званы синоатриальный вузел (вузел SA), які таксама называюць сінусового вузлом, размешчаны ў верхняй правай камеры. Гэты ўнутраны кардыёстымулятар вылучае электрычны зарад 60-100 разоў у хвіліну, і гэтая энергія выконвае скарачэнні сардэчных цягліц, якія дазваляюць нашаму сэрцу перапампоўваць кроў па ўсім целе. Калі мы старэем або хварэем, гэта ўнутранае кардыёстымулятар не можа падтрымліваць нармальнае сэрцабіцце. Нерэгулярнае сэрцабіцце таксама выклікана захворваннем, званым арытміяй, якое запавольвае нармальны пульс. Каб замяніць гэтую страту, традыцыйнае сэрца кардыёстымулятар – электронная прылада, якая працуе ад батарэі – можа быць хірургічна імплантаваная ўнутр пацыента, каб наладзіць сэрцабіцце і падтрымліваць стабільнае сэрцабіцце.
Традыцыйны кардыёстымулятар
Прылада складаецца з генератара імпульсаў на батарэйках, які імплантуюць пад скуру каля ключыцы. Ён таксама мае ізаляваныя правады, якія злучаюць прыладу з сэрцам. Электронная схема генеруе электрычныя сігналы, якія дастаўляюцца да сэрца праз электроды. Кардыёстымулятар - гэта прылада для выратавання жыцця; аднак адным істотным абмежаваннем цяперашняга кардыёстымулятара з'яўляецца тое, што іх трэба замяняць у любы час ад 5 да 12 гадоў пасля іх усталявання з-за абмежаванага тэрміну службы батарэі. Імплантацыя можа быць зроблена толькі з дапамогай інвазівной хірургіі з выкарыстаннем мясцовай анестэзіі, што само па сабе з'яўляецца складанай задачай, паколькі неабходна адкрыць грудную паражніну пацыента. Аперацыя не толькі дарагая, але і павялічвае рызыку ўскладненняў, інфекцый і нават крывацёкаў. Быў распрацаваны яшчэ адзін тып малюсенькага кардыёстымулятара, які можна імплантаваць праз катэтар без хірургічнага ўмяшання, але ён усё яшчэ праходзіць выпрабаванні.
Даследчыкі засяродзіліся на будаўніцтве кардыёстымулятары які ў якасці альтэрнатывы можа выкарыстоўваць прыродную энергію ад сэрцабіцця чалавека замест батарэі. Тэарэтычна, такі кардыёстымулятар не трэба будзе замяняць, калі ён будзе імплантаваны ўнутры пацыента. Кардыёстымулятары, якія працуюць на плутоніі, былі выраблены шмат дзесяцігоддзяў раней. Эксперыментальная канструкцыя новых кардыёстымулятараў дагэтуль сутыкнулася з некалькімі абмежаваннямі - напрыклад, жорсткая структура канструкцыі, якая абмяжоўвае яго магутнасць, і ўскладненні з мініяцюрызацыі.
Інавацыйны кардыёстымулятар без акумулятара з унікальным дызайнам
У новым даследаванні, апублікаваным у ACS Nano даследчыкі з Нацыянальнай ключавой лабараторыі навукі і тэхналогій у Шанхаі, Кітай, вырашылі распрацаваць невялікі раман кардыёстымулятар прылада, якое можа харчавацца ад энергіі ўласнага сэрцабіцця, і яны паспяхова выпрабавалі гэта прылада на свіннях. Новую прыладу можна засунуць пад сэрца, а не каля ключыцы, як у звычайных кардыёстымулятараў. Кардыёстымулятар заснаваны на ідэальнай сімбіятычнай сувязі паміж сэрцам і прыладай.
Дызайн гэтага новага кардыёстымулятара быў пачаты з вырабу невялікай гнуткай пластыкавай рамы. Гэты каркас быў злучаны п'езаэлектрычнымі пластамі, якія пры згінанні выпрацоўваюць энергію. Гэтая дэталь, якая называецца энергетычны камбайн, была размешчана на чыпе. Прылада была імплантаваная свінням, і было заўважана, што ўласнае сэрцабіцце жывёл можа змяняць (гнуць) форму рамы, ствараючы такім чынам дастатковую колькасць энергіі (магутнасці), эквівалентную энергіі, якая працуе ад батарэі. кардыёстымулятар. Гнуткая пластыкавая рама прылады дазваляе захопліваць больш энергіі ад сэрца ў параўнанні з традыцыйнымі кардыёстымулятарамі, якія маюць жорсткі корпус.
Паколькі фізіялогія людзей вельмі падобная на фізіялогію свіней, гэта кардыёстымулятар можа добра працаваць і на людзях. Даследчыкі адзначаюць некаторыя тэхнічныя праблемы, якія трэба будзе вырашыць, напрыклад, прылада складаецца з трох асобных тэхналогій - камбайна энергіі, кардыёстымулятар чып і драты - якія неабходна інтэграваць у адну прыладу. Далейшыя выпрабаванні на жывёл, а затым і на людзях могуць пацвердзіць доўгатэрміновую стабільнасць прылады. Такое прыстасаванне ў выпадку поспеху запатрабуе інвазівной хірургіі толькі адзін раз, зніжаючы рызыку ускладненняў для пацыента. Адным з асноўных абмежаванняў гэтай новай прылады можа быць тое, што лекары могуць не мець магчымасці дыстанцыйна назіраць за пацыентамі, як у выпадку кардыёстымулятараў, якія працуюць ад батарэек.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Нін Л і інш. 2019. Прамое харчаванне сапраўднага кардыёстымулятара ад натуральнай энергіі сэрцабіцця. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
