Αξιοποιώντας το φως, οι ερευνητές σχεδίασαν έναν ασύρματο, εξαιρετικά λεπτό βηματοδότη που λειτουργεί σαν ηλιακό πάνελ. Αυτός ο σχεδιασμός όχι μόνο εξαλείφει την ανάγκη για μπαταρίες, αλλά και ελαχιστοποιεί τις διαταραχές στη φυσική λειτουργία της καρδιάς διαμορφώνοντας το περίγραμμά της. Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature, προσφέρει μια νέα προσέγγιση σε θεραπείες που απαιτούν ηλεκτρική διέγερση, όπως ο καρδιακός βηματοδότης.
Οι βηματοδότες είναι ιατρικές συσκευές που εμφυτεύονται στο σώμα για τη ρύθμιση του καρδιακού ρυθμού. Αποτελούνται από ηλεκτρονικά κυκλώματα με μπαταρίες και απαγωγές αγκυρωμένες στον καρδιακό μυ για να τον διεγείρουν. Ωστόσο, οι αγωγοί μπορεί να αποτύχουν και να καταστρέψουν τον ιστό. Η θέση των απαγωγών δεν μπορεί να αλλάξει μετά την εμφύτευσή τους, περιορίζοντας την πρόσβαση σε διαφορετικές περιοχές της καρδιάς. Επειδή οι βηματοδότες χρησιμοποιούν άκαμπτα, μεταλλικά ηλεκτρόδια, μπορεί επίσης να βλάψουν τον ιστό κατά την επανεκκίνηση της καρδιάς μετά από χειρουργική επέμβαση ή τη ρύθμιση της αρρυθμίας.
Η ομάδα οραματίστηκε έναν βηματοδότη χωρίς μόλυβδο και πιο ευέλικτο που θα μπορούσε να διεγείρει με ακρίβεια πολλές περιοχές της καρδιάς. Έτσι σχεδιάστηκε μια συσκευή που μετατρέπει το φως σε βιοηλεκτρισμό, ή ηλεκτρικά σήματα που παράγονται από τα κύτταρα της καρδιάς. Πιο λεπτός από ανθρώπινη τρίχα, ο βηματοδότης είναι κατασκευασμένος από οπτική ίνα και μεμβράνη πυριτίου που το εργαστήριο Tian και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο Pritzker School of Molecular Engineering έχουν αφιερώσει χρόνια στην ανάπτυξη.
Σε αντίθεση με τις συμβατικές ηλιακές κυψέλες που συνήθως έχουν σχεδιαστεί για να συλλέγουν όσο το δυνατόν περισσότερη ενέργεια, τροποποιήθηκε η συσκευή ώστε να παράγει ηλεκτρική ενέργεια μόνο σε σημεία όπου το φως χτυπά, ώστε να μπορεί να ρυθμίζει με ακρίβεια τους καρδιακούς παλμούς. Αυτό έγινε χρησιμοποιώντας ένα στρώμα πολύ μικρών πόρων που μπορούν να παγιδεύσουν το φως και το ηλεκτρικό ρεύμα. Μόνο οι καρδιακοί μύες που εκτίθενται σε πόρους που ενεργοποιούνται από το φως διεγείρονται. Επειδή η συσκευή είναι τόσο μικρή και ελαφριά, μπορεί να εμφυτευτεί χωρίς να ανοίξει το στήθος.
Γιατί έχει σημασία
Οι καρδιακές παθήσεις είναι η κύρια αιτία θανάτου σε όλο τον κόσμο. Κάθε χρόνο, πάνω από 2 εκατομμύρια άνθρωποι υποβάλλονται σε χειρουργική επέμβαση ανοιχτής καρδιάς για τη θεραπεία καρδιακών προβλημάτων, συμπεριλαμβανομένης της εμφύτευσης συσκευών που ρυθμίζουν τους καρδιακούς ρυθμούς και αποτρέπουν τις καρδιακές προσβολές. Η εξαιρετικά ελαφριά συσκευή μας προσαρμόζεται απαλά στην επιφάνεια της καρδιάς, επιτρέποντας λιγότερο επεμβατική διέγερση και βελτιωμένη βηματοδότηση και συγχρονισμένη σύσπαση. Για τη μείωση του μετεγχειρητικού τραύματος και του χρόνου αποκατάστασης, η συσκευή μπορεί να εμφυτευτεί με μια ελάχιστα επεμβατική τεχνική.
