Серцевий кардіостимулятор без батареї, протестований на свинях - science et Avenir
Опубліковано 26.04.2019 о 12:52
Можливо, більше не буде потреби міняти батареї за допомогою операції кожні 2 або 3 роки: новий кардіостимулятор, здатний заряджатися через серцебиття, успішно протестований на свинях.
"Заміна акумулятора (у кардіостимуляторі) вимагає іншої операції кожні два-три роки, що створює ризик зараження"
ФАНАТИЧНЕ СТУДІО/НАУКОВА ФОТО L/FST/Наукова фототека/AFP
Що робити, якщо замість того, щоб зарядити кардіостимулятори, ці маленькі імплантанти, які підтримують серце, вони зарядились самі? Це ідея китайських дослідників, які розробили кардіостимулятор, здатний накопичувати енергію серцебиття для автоматичного заряджання. Їх пристрій було протестовано на свинях, в ході дослідження, опублікованого в журналі Nature Communications.
Акумулятор кардіостимулятора слід міняти під час роботи кожні 2 або 3 роки
Завдяки величезному прогресу в мікро- та наноелектронних технологіях кардіостимулятори, імплантовані мільйонам людей, "перетворилися на мініатюрні та гнучкі пристрої з наднизькою потужністю", - заявляють автори у публікації. Але ці пристрої також є "громіздкими, жорсткими і мають короткий термін служби", зокрема через їх поступовий розряд. "Заміна акумулятора вимагає ще однієї операції кожні два-три роки, що створює ризик зараження", - пояснює професор Тім Чіко, професор серцево-судинної медицини у Великобританії, який не брав участі в цій роботі.
Пристрій, підключений до кардіостимулятора, який заряджається биттям серця
Для вирішення цієї проблеми китайські дослідники розробили пристрій для рекуперації енергії, підключений до кардіостимулятора, що робить його самодостатнім! Апарат складається з 3 різних частин: блоку рекуперації енергії, блоку управління енергією та блоку серцевої стимуляції (сам кардіостимулятор).
Блок рекуперації енергії являє собою тонкий лист, що складається з декількох шарів металів (тефлон, алюміній тощо) та інших матеріалів (полімерів). Він прикріплюється до поверхні серця. Коли він б'ється, лист згинається, змушуючи різні матеріали стиратися між собою і в кінцевому підсумку виробляють електрику для кардіостимулятора, в процесі, який називається "трибоелектричним ефектом". Саме цей самий ефект генерує статичну електрику. Що стосується блоку управління живленням, це свого роду перемикач, який дозволяє кардіостимулятору відновлювати накопичену енергію у відповідний час.
Перспективний метод, ефективний у свиней
Кардіостимулятор тестували як на здорових свинях, так і на свинях із серцевою аритмією (порушенням серцевого ритму). Свині мають серця такого самого розміру, як наше, і тому їх часто закликають перевірити пристрої чи засоби для лікування перед використанням у людей.
Показано, що пристрій ефективний для тварин як у здорових людей, де частота серцевих скорочень регулюється відповідно до його дії, так і для корекції серцевої аритмії. Тому це "перспективний метод відновлення біомеханічної енергії in vivo, з перевагами широкого вибору матеріалів, високої врожайності, хорошої гнучкості, невеликої ваги," чудової довговічності та низької вартості ", резюмують автори.
"Ще багато роботи ще потрібно зробити, перш ніж її можна буде використовувати у людей"
Однак, і хоча результати дослідження є "дуже обнадійливими", "ще багато роботи ще потрібно зробити, перш ніж вона може бути використана у людей", - сказав професор Тім Чіко. Це пояснюється тим, що "пристрій для збору енергії доводилося вводити навколо серця під час операції на відкритому серці, яке є набагато більш інвазивним, ніж те, що потрібно для сучасних кардіостимуляторів, і значно обмежує кількість людей, сприйнятливих до цього." Однак проблему, яку потенційно можна обійти, використовуючи "рухи м'язів, крім серця", вказує він.
Ще одна перешкода, яку слід обійти перед використанням у людей, "генератор, який тестували, подавав стимулятор лише на одну хвилину після того, як йому потрібно було більше години серцебиття, щоб зарядити його", зазначає д-р Чарльз Пірман, викладач з серцево-судинних наук в університеті Манчестера (і який також не брав участі у розробці кардіостимулятора). "Таким чином, технологія в поточному стані повинна бути значно ефективнішою з точки зору видобутку енергії, щоб бути корисною для людей, які потребують постійної роботи своїх кардіостимуляторів", - підсумовує він.