ПЕКИН – Китайски изследователски екип успешно разработи миниатюрен самозахранващ се сърдечен пейсмейкър, проправяйки нов път за напредъка на имплантируемите електронни устройства.
Това постижение е резултат от близо седем години съвместни изследвания, включващи множество институции, включително Университета на Китайската академия на науките, Университета Цинхуа, Пекинския университет и няколко болници. Свързаното проучване е публикувано в списанието Nature Biomedical Engineering.
Този технологичен пробив може да удължи експлоатационния живот на пейсмейкъра, за да съответства на този на естественото сърце, като по този начин се обърне внимание на критичния проблем с повтарящите се операции за смяна и отваря нов път към доживотна електроника без поддръжка и симбиотична имплантируема електроника човек-машина, каза Оуянг Хан, първият автор на статията и доцент в Университета на Китайската академия на науките.
Имплантируемите сърдечни пейсмейкъри са жизненоважни устройства за възстановяване на нормалния сърдечен ритъм при пациенти. Освен регулирането на сърдечната дейност, такива биоелектронни импланти се използват широко и за възстановяване на моторни, зрителни и слухови функции, както и за управление на болката и диагностика на заболявания, като предлагат решаваща подкрепа за ранна интервенция, прецизно лечение и дългосрочно управление на сериозни състояния.
Остава обаче постоянно предизвикателство: след като батерията се изтощи, пациентите трябва да се подложат на друга операция за подмяна на устройството, което носи допълнителни рискове и финансови тежести. По този начин постигането на работа без поддръжка през целия живот се превърна в централна цел в областта, като устойчивото енергоснабдяване представлява основно препятствие.
Ключовата иновация на този пейсмейкър с размер на капсула се крие в неговия интегриран модул за регенериране на енергия, който улавя кинетичната енергия от движението на сърцето чрез електромагнитна индукция и я преобразува в електрическа енергия.
Тестовете показват, че неговата изходна мощност надвишава критичния праг, необходим за работа през целия живот, което му позволява надеждно да захранва веригата за пейсмейк и прецизно да регулира сърдечния ритъм.
Устройството също така разполага с миниатюрен дизайн с отлична биосъвместимост и хемосъвместимост, което позволява минимално инвазивно транскатетърно имплантиране и значително намаляване на хирургическата травма.
Освен това екипът разработи опростена енергийна буферна структура за магнитна левитация. Този дизайн минимизира загубата на енергия и механичното триене, като същевременно постига почти нулеви прагове на активиране, висока ефективност на енергийното преобразуване и стабилна интракардиална мощност. Той също така опростява системната архитектура и подобрява дългосрочната оперативна стабилност.
При опити с животни, продължили един месец, пейсмейкърът работи автономно и последователно регулира сърдечния ритъм, демонстрирайки обещаваща осъществимост за клинична транслация.