Кардиостимуляторы – электронные устройства, которые имплантируются для регулирования сердцебиения. Обычно их устанавливают при замедлении сердечного ритма. Стандартные кардиостимуляторы имеют две части: генератор импульса, который заряжается от батареи и имплантируется под ключицу, и изолированные провода, которые подсоединяют его к сердцу.
Так как батареи со временем изнашиваются, кардиостимуляторы должны заменяться каждые 12 лет. Ученые работают над альтернативными кардиостимуляторами без батареек, которые теоретически не понадобится регулярно заменять. Самый многообещающий на сегодняшний день подход – подзарядка кардиостимулятора энергией сердца, говорит исследователь Бин Янг из университета Jiao Tong, Шанхай.
Одна из проблем с экспериментальными приборами в их структуре, которая ограничивает мощность. Янг и его коллеги создали микросхему и специальный механизм – «сборщик энергии». Он сделан из рамки гибкого пластика, связанной с пьезоэлектрическими слоями, которые создают энергию при сжатии.
Исследователи имплантировали устройство свиньям и обнаружили, что фактически движения сердца достаточно, чтобы согнуть рамку и выработать энергию уровня кардиостимулятора, работающего от батареек. «Сборщик энергии» может генерировать устойчивое электричество для микросхемы», – говорит Янг.
Однако он подчеркивает, что ученые делают только самые первые шаги. «С данным подходом связано еще множество вопросов» – говорит Янг. Сегодня данная технология существует в виде отдельных частей – «сборщика энергии», микросхемы и проводов. Их следует объединить в единое устройство. Последующие тестирования должны будут показать, насколько работоспособным остается данное устройство с течением времени. Конченая цель – создать кардиостимулятор, которые потребует единовременной операции и, следовательно, сократит риски хирургических осложнений (инфекции и кровотечения).
В действительности идея кардиостимулятора без батареек не нова. В
Однако использование кардиостимуляторов без батареек вызывает различные опасения. Например, используемые сегодня кардиостимуляторы позволяют врачам удаленно проводить мониторинг состояния пациентов. Технология без батареи может не обладать подобными возможностями.
Тенденция последних лет – использование маленьких беспроводных кардиостимуляторов, которые имплантируются через катетер, а не надрез в груди. Цель данной технологии, которая до сих пор находится в процессе разработки, избежать риски, которые влечёт за собой использование проводов кардиостимулятора, и осложнения от стандартных операций. Чтобы быть востребованным в будущем, кардиостимулятор без батареи должен работать на беспроводной основе.
Есть и другие важные вопросы, требующие решения:
- Медицинские технологии регулярно развиваются. Кардиостимулятор, который не предполагает замены, не обязательно будет лучшим вариантом для пациентов.
- Бизнес сторона вопроса: будут ли производители заинтересованы в изготовлении кардиостимуляторов, не требующих замены?
Материалы были опубликованы онлайн 20 февраля 2019 г. в журнале Американского химического общества – ACS Nano.