Ученые из Чикагского университета разработали новый кардиостимулятор тоньше человеческого волоса, беспроводной и полностью управляемый светом, поступающим по оптоволоконному кабелю. Неинвазивное устройство может помочь регулировать сердечную деятельность или даже стимулировать нейроны по заданной схеме для лечения симптомов таких заболеваний, как болезнь Паркинсона.
Сердце работает благодаря серии очень тщательно синхронизированных электрических сигналов, но если эти сигналы выходят за рамки времени, это может привести к самым разным проблемам, таким как инсульты, сердечные приступы или даже фатальный отказ органа. Кардиостимуляторы отслеживают и корректируют эти аномальные ритмы, но они требуют инвазивных операций и несут свои риски.
Новое устройство гораздо менее инвазивно — это тонкая пленка толщиной всего в один микрометр, что примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса, или недавнее аналогичное устройство из графена, которое также имело толщину 100 микрометров. Он весит всего одну пятидесятую грамма, что делает его в 250 раз легче обычного кардиостимулятора. И вместо батареи он питается от света.
Очевидно, что свет обычно не достигает сердца (если только что-то не так), поэтому рядом с ним вставляют чрезвычайно узкое оптоволокно. Волокно светится по определенной схеме, что заставляет тонкую пленку производить электрический ток. Пленка состоит из двух слоев кремния P-типа: верхний слой усеян наноразмерными отверстиями, которые удерживают электричество, позволяя устройству по требованию стимулировать очень определенные части сердца, создавая желаемый ритм.
Команда протестировала устройство на ткани сердца человека, выращенной в лаборатории, затем на изолированных сердцах крыс, затем на живых мышах и крысах и, наконец, на живых свиньях. Во всех случаях метод работал, чтобы стимулировать сердечный ритм по мере необходимости, требуя только эндоскопической операции, а не вскрытия грудной полости.
В своей нынешней форме этот тонкий кардиостимулятор предназначен для временного использования, растворяясь в нетоксичное соединение под названием кремниевая кислота, которое исключает необходимость повторного хирургического вмешательства по его удалению. Но команда утверждает, что будущие версии могут быть адаптированы к разным временным периодам.
Исследователи также говорят, что устройство можно будет использовать для стимуляции нервов по требованию и по определенным схемам. Это можно использовать для лечения симптомов таких состояний, как болезнь Паркинсона или хроническая боль.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
