Умное сердце само себя лечит и продолжает жить вне тела
Профессор-материаловед Джон Роджерс из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн совместно с профессором Игорем Ефимовым из Вашингтонского университета в Сент-Луисе изобрели революционный имплантат, который позволит эффективно лечить все болезни сердца. С помощью МРТ и КТ сканирования они создали 3D-модель сердца пациента и на ее основе изготовили особую электродную сеть - мембрану, имплантируемую на сердце пациента. Она оборачивается вокруг живого органа и с помощью вмонтированных в нее электродов автоматически регистрирует аритмию. В случае необходимости имплантат посылает корректирующие электрические импульсы и может спасти жизнь даже в случае остановки сердца. Разработка превосходит по всем параметрам стандартные кардиостимуляторы. В частности, тончайшая искусственная мембрана способна заставить сердце биться даже вне тела.
Имплантируемые дефибрилляторы и кардиостимуляторы используются с 70-х годов, но только сегодня достижения в области материаловедения и 3D технологий позволили создать компактное и по-настоящему эффективное устройство. Благодаря новейшим материалам сердечная мембрана получилась сверхтонкой. А идеально садится она на сердце благодаря методу сканирования, применявшемуся в ходе создания ее каркаса.
Новое устройство имеет более 30 электродов. Размещаясь в разных областях сердца, они способны собирать максимально полную информации о его деятельности. Более того, большое количество электродов позволяет осуществлять более тонкое вмешательство в работу сердца. Сеть электродов можно соединить со смартфоном - так врачи будут следить за состоянием жизненно важного органа пациента в режиме реального времени. Сейчас подобные исследования возможны только в лабораториях, они требуют дорогого оборудования и сложных тестов, имитирующих нагрузку на сердце в ходе повседневной деятельности.
Джон Роджерс, презентуя свое изобретение в журнале Science говорит, что с новым имплантатом у пациентов есть все шансы на успешную реанимацию в случае остановки сердца. "Электродная сеть способна мгновенно отправить стимулирующие электроимпульсы в "отключенный" живой орган. В отличие от традиционных дефибрилляторов, посылающих сквозь грудь пациента импульсы в 1000 вольт, сетчатый имплантат производит слабые, но эффективные адресные "уколы" электротоком", - поясняет ученый.
Каждый имплантат индивидуальный - он изготавливается под конкретного пациента. Каких либо ограничений в использовании не существует: он может имплантироваться людям разного возраста и веса, тогда как существующие аналоги имеют определенные ограничения. Также к сетке с электродами можно добавить разнообразные датчики, позволяющие измерять уровень кислотности, температуру тела, отслеживать обмен веществ и пр. Это важно для заблаговременного устранения потенциальных проблем: комплексное измерение параметров работы организма поможет предотвратить возникновение инфаркта или ишемического приступа еще до того, как появятся первые физические симптомы. Связанный со смартфоном имплантат может предупредить пациента о нарастающих негативных явлениях, сигнализировать о необходимости снизить нагрузку или принять лекарство.
Перед тем, как новый имплантат начнет использоваться в клинической практике, он должен пройти ряд испытаний на биосовместимость. В случае их успешного завершения люди навсегда избавятся от сердечных заболеваний - одной из главных причин смерти.
Джон Роджерс - автор многих революционных новинок
Совсем недавно в журнале New Science была опубликована технология получения электрической энергии из мышечной силы органов - сердца, легких, диафрагмы, авторства Роджерса. Она может использоваться для питания кардиостимуляторов и некоторых имплантатов. Идея базируется на наличии в мышечной ткани пьезоэлектрического эффекта. Специальные наноленты из высокотехнологического материала (цирконат-титанат свинца и силикон) позволяют собирать энергию и направлять ее в нужное русло. В результате ученые получили приспособление, регистрирующее электрические импульсы. Методом проб и ошибок была установлена самая активная ткань. Ею оказалась мышечная ткань желудочков сердца: 1 квадратный сантиметр вырабатывал 0,2 микроватта энергии. Ученые сообщают, что этого количества достаточно, чтобы подпитывать стандартный кардиостимулятор. В ближайшее время ученые надеются проверить наноленты при длительной, многолетней имплантации. Они также планируют объединить эту разработку с новым сердечным имплантатом.