Študija prvič kaže, da je inovativen srčni spodbujevalnik z lastnim pogonom uspešno testiran na prašičih
naše srce vzdržuje tempo skozi svojo notranjo spodbujevalnik imenovan sinoatrijski vozel (SA vozel), imenovan tudi sinusni vozel, ki se nahaja v zgornjem desnem prekatu. Ta notranji srčni spodbujevalnik sprosti električni naboj 60- do 100-krat v minuti in ta energija izvaja kontrakcije v srčnih mišicah, ki našemu srcu omogočajo črpanje krvi po telesu. Ko se staramo ali zbolimo, ta notranji spodbujevalnik ne more vzdrževati pravilnega utripa srca. Nepravilen srčni utrip povzroča tudi stanje, imenovano aritmija, ki upočasni normalen utrip srca. Za nadomestitev te izgube tradicionalno srce spodbujevalnik – elektronska naprava na baterije – se lahko kirurško vsadi v pacienta za uravnavanje srčnega utripa in ohranja enakomerno bitje srca.
Tradicionalni srčni spodbujevalnik
Naprava je sestavljena iz akumulatorskega generatorja impulzov, ki je implantiran pod kožo v bližini ključne kosti. Ima tudi izolirane žice, ki povezujejo napravo s srcem. Elektronsko vezje ustvarja električne signale, ki se prenašajo v srce preko elektrod. Srčni spodbujevalnik je naprava, ki rešuje življenja; vendar je ena od pomembnih omejitev trenutnih srčnih spodbujevalnikov ta, da jih je treba zamenjati kadar koli med 5 in 12 leti od prvega, ko so nameščeni, zaradi omejene življenjske dobe baterije. Implantacijo je mogoče izvesti le z invazivno operacijo z lokalno anestezijo, ki je sama po sebi zahtevna, saj je treba pacientovo prsno votlino odpreti. Operacija ni le draga, ampak tudi poveča tveganje za zaplete, okužbe ali celo krvavitev. Zasnovan je bil še en tip majhnega srčnega spodbujevalnika, ki ga je mogoče implantirati s katetrom, da se izognemo operaciji, vendar je še vedno v testiranju.
Raziskovalci so se osredotočili na gradnjo srčni spodbujevalniki ki bi lahko namesto baterije uporabljal naravno energijo iz lastnega srčnega utripa. Teoretično takšnega srčnega spodbujevalnika ne bi bilo treba zamenjati, ko je implantiran v pacienta. Srčni spodbujevalniki s plutonijevim pogonom so bili izdelani mnogo desetletij prej. Eksperimentalna zasnova novih srčnih spodbujevalnikov se je doslej soočala z več omejitvami – kot je toga konstrukcijska struktura, ki omejuje njegovo moč in zaplete z miniaturizacijo.
Inovativen srčni spodbujevalnik brez baterije z edinstveno zasnovo
V novi študiji, objavljeni v ACS Nano Raziskovalci iz Nacionalnega laboratorija za znanost in tehnologijo v Šanghaju na Kitajskem so se lotili oblikovanja majhnega romana spodbujevalnik napravo, ki se lahko napaja iz energije lastnega srčnega utripa in so to napravo uspešno testirali na prašičih. Novo napravo je mogoče namestiti pod srce in ne blizu ključne kosti, kot pri običajnih srčnih spodbujevalnikih. Srčni spodbujevalnik temelji na idealnem simbiotskem odnosu med srcem in napravo.
Zasnova tega novega srčnega spodbujevalnika se je začela s prvo izdelavo majhnega fleksibilnega plastičnega okvirja. Ta okvir je bil vezan s piezoelektričnimi plastmi, ki po upogibanju ustvarjajo energijo. Ta del, imenovan energetski 'kombajn', je bil postavljen na čip. Napravo so vsadili v prašiče in ugotovili, da lahko lasten srčni utrip živali spremeni (upogiba) obliko okvirja in tako ustvari dovolj energije (moči), ki je enakovredna baterijskemu spodbujevalnik. Prilagodljiv plastični okvir naprave omogoča, da zajame več energije iz srca v primerjavi s tradicionalnimi srčnimi spodbujevalniki, ki imajo trda ohišja.
Ker imamo ljudje zelo podobno fiziologijo kot prašiči, to spodbujevalnik lahko dobro deluje tudi pri ljudeh. Raziskovalci opozarjajo na nekaj tehničnih težav, ki jih bo treba obravnavati, na primer naprava je sestavljena iz treh ločenih tehnologij – zbiralnika energije, spodbujevalnik čip in žice – ki jih je treba integrirati v eno napravo. Nadaljnje testiranje na živalih in nato na ljudeh lahko potrdi dolgoročno stabilnost naprave. Takšna naprava, če bo uspešna, bo zahtevala invazivno operacijo samo enkrat, kar bo zmanjšalo bolnikovo tveganje za zaplete. Ena večjih omejitev te nove naprave bi lahko bila, da zdravniki morda ne bodo mogli na daljavo spremljati bolnikov, kot v primeru srčnih spodbujevalnikov na baterije.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Ning L et al. 2019. Neposredno napajanje pravega srčnega spodbujevalnika z naravno energijo srčnega utripa. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
