Studija po prvi put pokazuje da je inovativni srčani stimulator s vlastitim pogonom uspješno testiran na svinjama
Naše srce održava tempo kroz svoje unutrašnje pejsmejker nazvan sinoatrijski čvor (SA čvor), također nazvan sinusni čvor koji se nalazi u gornjoj desnoj komori. Ovaj unutarnji pacemaker oslobađa električni naboj 60-100 puta u minuti i ta energija izvodi kontrakcije u srčanim mišićima koji omogućuju našem srcu da pumpa krv kroz naše tijelo. Kako starimo ili se razbolimo, ovaj unutarnji pejsmejker nije u stanju održavati pravilan rad srca. Nepravilni otkucaji srca također su uzrokovani stanjem koje se zove aritmija, a koje usporava normalan rad srca. Kao zamjena za ovaj gubitak, tradicionalno srce pejsmejker – elektronički uređaj na baterije – može se kirurški ugraditi u pacijenta kako bi se regulirali otkucaji srca i održavalo stabilan rad srca.
Tradicionalni srčani stimulator
Uređaj se sastoji od generatora impulsa na baterije koji se ugrađuje ispod kože u blizini ključne kosti. Također ima izolirane žice koje povezuju uređaj sa srcem. Elektronički sklop generira električne signale koji se putem elektroda dostavljaju srcu. Pacemaker je uređaj koji spašava život; međutim, jedno značajno ograničenje trenutnih pacemakera je da ih je potrebno zamijeniti u bilo koje vrijeme između 5 i 12 godina od prvog postavljanja zbog ograničenog vijeka trajanja baterije. Implantacija se može obaviti samo invazivnim kirurškim zahvatom uz lokalnu anesteziju, koja je sama po sebi izazovna jer je potrebno otvoriti pacijentovu prsnu šupljinu. Kirurški zahvat nije samo skup, već također povećava rizik od komplikacija, infekcija ili čak krvarenja kod pacijenata. Dizajniran je još jedan tip malenog pacemakera koji se može ugraditi putem katetera izbjegavajući operaciju, ali je još uvijek u fazi testiranja.
Istraživači su se usredotočili na izgradnju srčani stimulansi koja bi alternativno mogla koristiti prirodnu energiju iz vlastitog otkucaja srca umjesto baterije. Teoretski, takav pacemaker ne bi trebao biti zamijenjen nakon što se ugradi u pacijenta. Pacemakeri s plutonijskim pogonom proizvedeni su mnogo desetljeća ranije. Eksperimentalni dizajn novih pacemakera do sada se suočio s nekoliko ograničenja – poput krute konstrukcije koja ograničava njegovu snagu i komplikacija s minijaturizacijom.
Inovativni pacemaker bez baterije jedinstvenog dizajna
U novoj studiji objavljenoj u ACS Nano istraživači iz Nacionalnog ključnog laboratorija za znanost i tehnologiju, Šangaj, Kina, odlučili su osmisliti mali roman pejsmejker uređaj koji se može napajati iz energije otkucaja vlastitog srca i uspješno su ga testirali na svinjama. Novi uređaj može se staviti ispod srca, a ne blizu ključne kosti kao kod konvencionalnih srčanih stimulatora. Pacemaker se temelji na idealnom simbiotičkom odnosu između srca i uređaja.
Dizajn ovog novog pacemakera započet je izradom malog fleksibilnog plastičnog okvira. Ovaj je okvir bio spojen piezoelektričnim slojevima koji nakon savijanja stvaraju energiju. Ovaj dio, nazvan energetski 'kombajn', postavljen je na čip. Uređaj je ugrađen u svinje i uočeno je da otkucaji vlastitog srca životinja mogu promijeniti (savijati) oblik okvira generirajući tako dovoljno energije (snage) ekvivalentne baterijskom napajanju pejsmejker. Fleksibilni plastični okvir uređaja omogućuje hvatanje više energije iz srca u usporedbi s tradicionalnim srčanim stimulatorima koji imaju tvrdo kućište.
Budući da ljudi imaju fiziologiju vrlo sličnu svinjama, ovo pejsmejker može dobro djelovati i kod ljudi. Istraživači ističu neka tehnička pitanja koja će se morati riješiti, na primjer, uređaj se sastoji od tri odvojene tehnologije – energetski kombajn, pejsmejker čip i žice – koje je potrebno integrirati u jedan uređaj. Daljnja testiranja na životinjama, a potom i na ljudima mogu potvrditi dugoročnu stabilnost uređaja. Takav uređaj, ako bude uspješan, zahtijevat će invazivnu operaciju samo jednom, smanjujući pacijentov rizik od komplikacija. Jedno od glavnih ograničenja ovog novog uređaja moglo bi biti to što liječnici možda neće moći daljinski nadzirati pacijente kao u slučaju srčanih stimulatora koji rade na baterije.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Ning L i sur. 2019. Izravno napajanje stvarnog srčanog stimulatora prirodnom energijom otkucaja srca. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
