Інженери з американського Північно-Західного університету Аманди Морріс (Amanda Morris Northwestern University) створили надсучасний ультрамініатюрний кардіостимулятор, який можна ввести пацієнту за допомогою звичайного шприці, та не виймати його, бо він згодом здатен нешкідливо розсмоктуватися.
Цей новий пристрій, призначений для тимчасової кардіостимуляції та особливо корисний для немовлят, що страждають на вроджені вади серця, оскільки він є менш травматичною альтернативою традиційним кардіостимуляторам.
Пристрій менший за рисове зернятко і може працювати в парі з м'яким, гнучким, бездротовим термостатичним пристроєм для носіння, який кріпиться на грудній клітці пацієнта. Такий термостатичний пристрій, відстежує серцебиття людини, і коли виявляється нерегулярне серцебиття, він випромінює світловий імпульс, що здатний проникати крізь шкіру і активувує кардіостимулятор.
«Ми розробили, наскільки нам відомо, найменший у світі кардіостимулятор», - сказав піонер північно-західної біоелектроніки Джон А. Роджерс, який керував розробкою пристрою.
«Нашою головною мотивацією були діти, - додав співкерівник дослідження Ігор Єфімов. «Близько 1% дітей народжуються з вродженими вадами серця - незалежно від того, чи живуть вони в країні з низькими чи високими ресурсами. Хороша новина полягає в тому, що ці діти потребують лише тимчасової кардіостимуляції після операції. Тепер ми можемо встановити цей крихітний кардіостимулятор на серце дитини і запускати його роботу за допомогою м'якого, ніжного, зручного для носіння пристрою. А для його видалення не потрібна додаткова операція».
Найскладнішою частиною подальшого зменшення кардіостимулятора було його живлення. Команда переробила антенну систему ближнього поля, що активується зв'язком, на систему, що активується світлом, а це підвищило ефективність пристрою і водночас значно зменшило його розмір.
Щоб зробити пристрій дуже малим, дослідницькій групі довелося переосмислити спосіб його живлення. Замість батареї кардіостимулятор тепер працює як маленький гальванічний елемент, який генерує електричні імпульси за допомогою двох різних металевих електродів і біологічних рідин організму. Хімічна реакція виробляє необхідну електроенергію, яка потім стимулює роботу серця.
«Коли кардіостимулятор імплантується в тіло, навколишні біологічні рідини діють як провідний електроліт, який електрично з'єднує ці дві металеві пластини, утворюючи батарею», - сказав Роджерс.
«Дуже крихітний перемикач, що активується світлом, на протилежному боці від батареї, дозволяє нам переводити пристрій з вимкненого стану в увімкнений за допомогою світлового імпульсу, що проходить через тіло пацієнта. Світловий імпульс генерується маленьким пристроєм, який прикріплений до шкіри пацієнта пластиром».
Пристрій використовує інфрачервоне світло, яке глибоко і безпечно проникає в тіло. Коли пристрій виявляє небезпечно низький серцевий ритм, він автоматично запускає світлодіод, який починає блимати у нормальному серцевому ритмі, відповідно активуючи кардіостимулятор.
«Серце потребує крихітної кількості електричної стимуляції, - сказав Роджерс. «Мінімізуючи розмір, ми значно спрощуємо процедуру імплантації, зменшуємо травматичність і ризик для пацієнта, а завдяки розчинній природі пристрою усуваємо будь-яку необхідність у вторинних хірургічних процедурах вилучення».
Завдяки невеликому розміру цих кардіостимуляторів лікарі можуть імплантувати кілька пристроїв у різні місця навколо серця, а потім вмикати їх окремо за допомогою різнокольорових лампочок. Це може уможливити лікування інших серцевих вад, в тому числі аритмій.
Ця передова технологія також має інші можливі застосування в біоелектронній медицині, такі як прискорення загоєння нервів і кісток, лікування ран або блокування болю.
STARTUP NEWS
За матеріалами INTERESTING ENGINEERING
Запрошуємо на Міжнародний Конкурс стартапів "Інновації в медичній інженерії"
20-21 травня 2025 року в КПІ ім. Ігоря Сікорського відбудеться Конкурс стартап-проєктів у сфері медичної інженерії та здоров’я людини. Конкурс проходитиме в рамках Міжнародного форуму «Інновації у медичній інженерії»