Большой коллектив исследователей под руководством Игоря Ефимова из Университета Джорджа Вашингтона и Джона Роджерса из Северо-западного университета разработал кардиостимулятор, который полностью растворяется в организме пациента, когда в нем отпадает необходимость.
С тех пор, как в 1958 году был имплантирован первый кардиостимулятор, миллионы людей воспользовались этими устройствами. По данным британской статистики, в Великобритании в 2018–2019 годах были имплантированы 32 902 кардиостимулятора. Кардиостимулятор генерирует короткие электрические импульсы в случае, если частота сердечных сокращений падает ниже определенного значения («базовой частоты»). Обычно он устанавливается под кожей или под грудной мышцей, а электрод кардиостимулятора по вене проводится до нужной камеры сердца.
Хотя многим пациентам требуются постоянные кардиостимуляторы, другим они нужны на несколько дней или недель, например, после операции на открытом сердце. «После периода критического риска функция стимуляции больше не нужна», — объясняет профессор Джон Роджерс. Но удаление кардиостимулятора связано с некоторым риском, поэтому исследователи решили создать прибор, который будет бесследно исчезать после выполнения задачи.
Небольшое тонкое устройство из магния, вольфрама, кремния и полимера PLGA напоминает по форме крошечную теннисную ракетку, весит всего полграмма и имплантируется прямо на поверхность сердца. Материалы стимулятора подвержены определенным биохимическим реакциям, в результате которых он со временем растворяется в организме. Энергию для работы стимулятор получает при помощи беспроводной технологии, в которой радиочастотная энергия от внешнего устройства отправляется на приемник внутри кардиостимулятора, где она преобразуется в электрический ток, который используется для регулирования работы сердца. Аналогичная технология используется для беспроводной зарядки смартфонов и электрических зубных щеток.
Стимулятор был испытан на сердцах мышей и кроликов, а также на срезах человеческого сердца и на живых собаках и крысах. Испытания показали, что устройство в состоянии генерировать энергию, необходимую для стимуляции сердца взрослых пациентов. В эксперименте на крысах устройство работало в течение четырех дней, а сканирование через две недели показало, что оно начало растворяться. Через семь недель на снимках уже не было видно стимулятора. Ученые говорят, что они могут изменять время работы стимулятора в организме, регулируя толщину вещества, которое окружает электронные материалы.
Описание устройства опубликовано в журнале Nature Biotechnology.