Интересно, что новое устройство представляет собой всего лишь носимую на груди наклейку.
Исследователи из Массачусетского технологического института разработали неинвазивную, безоперационную альтернативу стандартным кардиоимплантатам: носимый ультразвуковой кардиостимулятор в виде наклейки.
Интересно, что новое устройство представляет собой всего лишь носимую на груди наклейку.
Эта технология использует сфокусированные ультразвуковые волны для управления ритмом бьющегося сердца. Она сочетает в себе внешний акустический датчик с передовой областью науки, известной как «соногенетика». В этой области генетически модифицированные клетки реагируют непосредственно на звук.
«Мы считаем, что в будущем можно будет использовать наклейки на теле, которые смогут проводить долговременную визуализацию глубоко внутри организма, а также осуществлять стимуляцию для достижения терапевтического эффекта неинвазивным замкнутым циклом», — сказал Сюаньхэ Чжао, профессор машиностроения, гражданского строительства и экологической инженерии в Массачусетском технологическом институте.
Показывает многообещающие результаты в ходе тестирования.
Стандартные кардиостимуляторы в основном используют прямые электрические импульсы. Они спасают миллионы жизней, но требуют инвазивной хирургической операции и прямого контакта с сердечной тканью.
Учёным известно, что ультразвук может безопасно проникать в организм и воздействовать на ткани, но предыдущие попытки использовать его для кардиостимуляции были слишком слабыми и непоследовательными, чтобы быть жизнеспособными.
Для решения этой проблемы исследовательская группа обратилась к соногенетике.
Сначала была применена специализированная генная терапия для модификации клеток сердца, в ходе которой были созданы специальные ионные каналы, открывающиеся при воздействии определенных акустических частот. Когда внешний ультразвуковой датчик излучает импульс, эти модифицированные каналы мгновенно открываются, позволяя кальцию поступать в клетку. Этот приток кальция — это именно тот химический «зеленый свет», который необходим клетке сердца для сокращения и биения.
«Теперь эти каналы лучше «слышат» ультразвук и могут открываться, чтобы пропускать кальций, который непосредственно активирует клетку и заставляет ее сокращаться», — объяснил Чен Гун, первый автор статьи.
Инженеры уместили эту акустическую технологию в устройство размером с почтовую марку, в которое встроены крошечные ультразвуковые преобразователи. Изготовленная из высокоэффективного гидрогеля, наклейка плотно прилегает к коже человека, пропуская при этом ультразвуковые волны с идеальной четкостью.
Результаты в лаборатории были получены незамедлительно.
При тестировании на генетически модифицированных клетках сердца человека клетки мгновенно синхронизировались с ритмом ультразвука. В ходе экспериментов на крысах с опасными аритмиями миниатюрная наклейка быстро стабилизировала их нерегулярное сердцебиение. Она вернула замедленному, неустойчивому сердцу здоровый, энергичный ритм.
Двухэтапный подход
Как это будет выглядеть для реальных пациентов? Команда предполагает простой, двухэтапный клинический подход.
Сначала пациенту сделают однократную инъекцию. Эта генная терапия, созданная по образцу существующих методов лечения таких заболеваний, как серповидноклеточная анемия, навсегда подготовит клетки сердца к восприятию акустических сигналов. После этого пациенту останется лишь надеть наклейку размером с почтовую марку, которая подключается к портативному батарейному блоку.
«Мы считаем, что этот шаг может быть клинически применим в качестве формы генной терапии, которая позволит создавать неинвазивные кардиостимуляторы», — заявил Гонг.
Эта же группа исследователей из Массачусетского технологического института ранее изобрела ультразвуковую наклейку, способную визуализировать глубоко расположенные внутренние органы; сейчас они активно объединяют два проекта. Конечная цель — создание единой интеллектуальной наклейки, которая одновременно отслеживает работу сердца в режиме реального времени и активируется акустическими импульсами при обнаружении аритмии.
Если эта технология будет подтверждена для использования человеком, она изменит медицину, превратив её в беспроводное, носимое и поверхностный метод лечения.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering 2 июня.
Sourse: interestingengineering.com
Anlatım tarzınız çok akıcı, sıkılmadan tek solukta okudum.