профессор Божи Тянь, пионер биоэлектроники, вместе со своей исследовательской группой только что зажег искру надежды в сердцах миллионов людей. Его интуиция привела к созданию революционного кардиостимулятора, шедевра миниатюризации и биосовместимости, бросающего вызов ограничениям медицинских технологий. Устройство, растворяющееся в теле, словно шепот света, восстанавливающее жизненный ритм. И он питается от света.
Кардиостимулятор «на свету»
Тиан и его команда создали прототип кардиостимулятора из специально разработанной мембраны весом менее одной пятидесятой грамма. Его толщина? Меньше человеческого волоса. Эта особенность делает устройство чрезвычайно легким и позволяет его имплантировать с помощью минимально инвазивной хирургии, без движущихся частей внутри.
Миллионы людей по всему миру они зависят от кардиостимуляторов, небольших, но важных устройств, которые регулируют электрические импульсы сердца для поддержания регулярного ритма. Подобные решения могут уменьшить все сложности, связанные с использованием этих устройств.
Предварительные эксперименты оказались очень многообещающими, и мы возлагаем большие надежды на будущее этой трансляционной технологии.
Пенджу Ли, докторант Притцкеровской школы молекулярной инженерии Чикагского университета. Он входит в исследовательскую группу, работавшую над кардиостимулятором.
Фотоэлектрическая технология для человеческого организма?
Лаборатория профессора Божи Тиана в течение многих лет занимается разработкой устройств, которые могут использовать технологии, подобные солнечным элементам, для стимуляции организма. Фотоэлектрический материал особенно привлекателен для этой цели, поскольку он не имеет движущихся частей или проводов, которые могут сломаться или помешать работе, что особенно полезно при работе с деликатными тканями, такими как сердцевина.
Вместо батареи исследователи просто вживляют рядом с устройством крошечное оптическое волокно для обеспечения питания. Результаты? Как сообщается в журнале природа (я сюда все свяжу) действительно важны.
«Целевой» дизайн
Чтобы добиться наилучших результатов, ученым пришлось модифицировать систему, приспособив ее для биологических целей, в отличие от обычной конструкции солнечных элементов. «Цель солнечного элемента — собрать как можно больше солнечного света и передать эту энергию по ячейке, независимо от того, какая часть панели затронута», — объясняет Ли. «Однако для этого приложения мы хотим иметь возможность освещать очень локализованную область и активировать только ее».
Окончательная конструкция кардиостимулятора состоит из двух слоев силиконового материала, известного как P-тип, который реагирует на свет, создавая электрический заряд. В результате появилась крошечная гибкая мембрана, которую можно вставить в организм через трубку вместе с оптическим волокном с помощью минимально инвазивной операции. Чтобы внести ясность, современные кардиостимуляторы весят как минимум в 250 раз больше.
Одноразовый
Данная версия кардиостимулятора предназначена для временного использования. По окончании «миссии» для его удаления не потребуется еще одна операция: он растворится сам по себе в нетоксичное соединение, известное как кремниевая кислота. Однако исследователи указывают, что устройства могут быть спроектированным длиться еще дольше, в зависимости от желаемой продолжительности сердечной стимуляции.
Это достижение представляет собой поворотный момент в сердечной ресинхронизирующей терапии. Мы находимся на заре нового рубежа, когда биоэлектроника сможет легко интегрироваться с естественными функциями организма.
Нарутоши Хибино, профессор хирургии Медицинского университета Чикаго и соавтор исследования.
Применение: за пределами сердца
Хотя первые испытания проводились на сердечной ткани, этот подход также можно использовать для нейромодуляции, например, путем стимуляции нервов при двигательных расстройствах, таких как болезнь Паркинсона, или для лечения хронической боли и других расстройств. Ли ввел для этой области термин «фотоэлектроцевтика».
День, когда они впервые испытали кардиостимулятор на свиных сердцах, очень похожих на человеческие, остался в памяти Тиана: «Я помню тот день, потому что он сработал с первой попытки. Это одновременно чудо и плод наших огромных усилий».
Чудо открытого сердца.
