За сърдечните пациенти перспективата за доживотен сърдечен пейсмейкър може скоро да стане реалност. Китайски изследователски екип е разработил самозахранващ се пейсмейкър, който генерира електричество от собствените удари на сърцето, потенциално предлагайки на сърдечни пациенти устройство за употреба през целия живот и справяйки се с предизвикателството на изтощаването на батерията в медицинското инженерство. Проучването беше публикувано наскоро в списанието Nature Biomedical Engineering.
Имплантируемите сърдечни пейсмейкъри са животоспасяващи устройства за сърдечни пациенти, излъчващи електрически импулси, за да възстановят нормалния сърдечен ритъм. Въпреки това, когато батерията на пейсмейкъра се изтощи след около 10 години, пациентите трябва да се подложат на друга операция, за да я сменят, което крие допълнителни рискове за здравето и финансови тежести.
„Вдъхновен от повсеместното явление на симбиозата в естествения свят – като връзката между растенията и кореновите гъбички – нашият екип въведе концепцията за „симбиотична биоелектроника“, целяща да постигне способности за самозахранване в човешкото тяло“, каза Оуянг Хан, първи автор на изследването и доцент в Училището по нанонаука към Университета на Китайската академия на науките и Инженерство.
Надграждайки тази концепция, екипът прекара седем години в разработването на пейсмейкър, който преобразува кинетичната енергия на сърцето в електрическа енергия чрез електромагнитна индукция, със среден капацитет за генериране на електроенергия, достигащ до 120 микровата – далеч надхвърлящ 10 микровата, необходими за неговата стабилна работа.
Структурата на енергийния кеш разполага с уникален дизайн на магнитна левитация, намалявайки загубата на енергия и вътрешното триене, свеждайки до минимум износването на устройството и осигурявайки непрекъсната и стабилна мощност. Лабораторните експерименти показаха, че след насочване на 300 милиона сърдечни удара — еквивалентно на 10 години работа — устройството е претърпяло само 4 процента износване, което потвърждава дългосрочния експлоатационен живот и надеждността на дизайна.
По-специално, безоловното устройство с размер на капсула е направено от материали, съвместими с човешките тъкани, намалявайки вероятността от отхвърляне или съсирване на кръвта. Може да се имплантира в сърцето през феморалната вена с помощта на минимално инвазивен катетър, което значително намалява хирургическата травма.
Едномесечен тест върху прасе с тежка брадикардия демонстрира отличното представяне на устройството. Той работеше, захранван единствено от собствените сърдечни удари на прасето, като същевременно успешно поддържаше нормален сърдечен ритъм през целия период.
„Сегашните сърдечни пейсмейкъри в клинична употреба разчитат главно на внос, особено тези без електроди, като цените достигат до 160 000 юана (23 000 долара)“, каза Оуянг. „Нашата цел е да произвеждаме устройства с експлоатационен живот два до три пъти по-дълъг от този на съществуващите и на цена само една трета до половината от тяхната.“
„Ние допълнително ще оптимизираме устройството и ще го подложим на клинични изпитания преди 2030 г.“, каза той, отбелязвайки, че това е не само „революционна възможност“ за лечение на сърдечни заболявания, но и за други имплантируеми електронни устройства в области като възстановяване на костите и нервна регулация.
[email protected]
Източник Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта