ご飯の粒と同じくらい小さく、光によって活性化される

ペースメーカーは、刺激を制御するために患者の胸部に配置された小さく、柔らかく、柔軟でワイヤレスポータブルデバイスに取り付けられています。ポータブルデバイスが不規則なビートを検出すると、ペースメーカーをアクティブにするために軽いパルスを自動的に放出します。皮膚、胸骨、患者の筋肉に浸透するこれらの短いパルスは、刺激を制御します。

の心臓病サービスの長のために サンカルロス臨床病院jウリシャンペレスヴィラカスティン それは「例外的なプロトタイプ」です。第一に、彼はABCの健康を保証します。「それはミニチュアであり、心臓の壁に埋め込まれるまでカテーテルを使用して輸送できるからです。」さらに、彼は「電気的衝動が生成される方法が絶対に独創的であるからです」と付け加えています。

彼の意見では、「これにより、心臓を同時に刺激するいくつかのデバイスを埋め込み、収縮の効率が向上する可能性があります。」

その主な革新の中で、そのサイズは際立っており、これは最長軸で3.5 mmを超えず、これまでに開発された他のどの吸収性デバイスの23倍であると、David Philgueirasは言います。 国立心血管研究センター （CNIC）。

別の斬新な側面は、「赤外線スペクトルでの光の使用であり、デバイスの光吸引装置自体が実際に胸部の表面から刺激を可能にすることです」と彼は言います。

スペインでは、毎年4つ以上が埋め込まれています0.000人のペースメーカー。これらのデバイスは、心臓の電気設備に変化がある人には、心拍が止まらないように使用されます。

PérezVillacastínは、そのサイズが徐々に減少しており、ケーブルを必要とせず、心臓の内側に直接埋め込まれている現在のペースメーカーさえいることを指摘しています。 「しかし、誰もがリスクを伴い、バッテリーの有効期限が切れたときにまだ交換する必要があります。」

現在提示されている新しいプロトタイプ ‘自然‘、それはあらゆるサイズの心で動作することができますが、それは特に先天性心臓の欠陥を持つ新生児の小さくて脆弱な心に示されています。

「私たちの主な動機は子供でした」と彼は言います Igor Efimov研究の共同ディレクター。

子供の約1％が先天性心臓病で生まれています。 «良いニュースは、これらの子供たちが手術後に一時的なペースメーカーのみを必要とすることです。約7日間で、ほとんどの患者の心臓は自己関係になります。しかし、これらの7日間は非常に重要です」とエフィモフは言います この小さなペースメーカーを子供の中心に置き、柔らかく繊細でポータブルなデバイスで刺激することができます»。

さらに、ペースメーカーは必要に応じて停止することで簡単に溶解するため、手術はそれを抽出するために必要ではないと付け加えた。そのすべての成分は生体適合性があるため、体内バイオ流体に自然に溶解します。

「私たちは、私たちが知る限り、世界最小のペースメーカーであるものを開発しました」と彼は言います ジョン・A・ロジャース。

この作業は、ロジャースとエフィモフの間の以前のコラボレーションに基づいており、そこでは一時的なペースメーカー向けの最初の再吸収性デバイスを開発しました。多くの患者は、恒久的なペースメーカーを待っているとき、または回復中に通常の心拍数を回復するのを助けるために、心臓手術後に一時的なペースメーカーを必要とします。

現在、外科医は手術中に心筋に電極を縫います。電極ケーブルは患者の胸部から出て、そこでは、心拍数を制御するために電流を供給する外部のペースメーカーに接続します。

一時的なペースメーカーが不要になった場合、医師は電極を引き出します。しかし、これは感染症、剥離、裂傷または組織の損傷、出血、血栓などの合併症の可能性を示します。

«ペースメーカーがもはや必要でない場合、医師はそれを抽出します。ケーブルは瘢痕組織に包むことができます。したがって、それらを抽出すると、心筋を損傷する可能性があります。 これが、宇宙飛行士のニール・アームストロングが亡くなった方法です。バイパスの後、一時的なペースメーカーがいました。ケーブルが抽出されたとき、彼は内部出血に苦しみました»。

この臨床的ニーズに応えて、ロジャース、エフィモフ、そして彼らのチームは、雑誌に掲載されている孤独なペースメーカーを開発しました。Nature Biotechnology‘2021年。このデバイスは、薄くて柔軟な、軽量で、かさばるバッテリーとケーブルを含む剛性のあるハードウェアの必要性を排除しました。

サイズの4分の1である元の溶解性のペースメーカーは、動物との前臨床研究でうまく機能しましたが、心臓外科医は、低い患者での非侵襲的実装や使用により適しているため、デバイスのサイズを縮小し、より適していることが可能かどうか疑問に思いました。ただし、デバイスには統合されたアンテナが必要でした。

「私たちの元のペースメーカーはうまくいきました」とロジャースは言います。それは薄く、柔軟で、完全に吸収性がありました。しかし、その受信アンテナのサイズは、それを小型化する能力を制限しました。ワイヤレスコントロールのために放射性波線スキームを使用する代わりに、ペースメーカーに点火し、刺激パルスを心面に管理する光ベースのスキームを開発します。この特性により、そのサイズを大幅に削減することができました»。

さらに、デバイスの量をさらに減らすために、研究者は電源を設計しました。新しいペースメーカーは、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するシンプルなバッテリータイプであるガルバニックセルによって機能します。

«ペースメーカーが体内に実装されると、周囲のバイオ流体は、これらの2つの金属パッドを電気的に統合してバッテリーロジャーズが説明する導電性電解質として機能します。バッテリーの反対側にある小さな光のアクティブ化されたスイッチは、皮膚パッチから患者の体を横切る光を塗るときにデバイスをオンにすることができます»。

チームはaを使用しました 赤外線波長 それは深く安全に体に浸透します。患者の心拍数が特定のレベルを下回る場合、ポータブルデバイスはイベントを検出し、軽い発光ダイオードを自動的にアクティブにします。光は、通常の心拍数と同様の周波数で点滅します。

非常に小さく（幅1.8ミリメートル、長さ3.5ミリメートル、厚さ1ミリメートル）にもかかわらず、ペースメーカーはより大きなペースメーカーと同じ刺激を提供します。

「これらの小さなペースメーカーのいくつかを心の外側に置き、それぞれをコントロールできます」とエフィモフは言います。したがって、よりよく同期した機能的注意を達成することができます。また、心臓バルブの交換など、心臓のブロックを引き起こす可能性のある他の医療機器にペースメーカーを組み込むこともできます。

制限

現在、「その利点にもかかわらず、このデバイスは特定の制限を提示しています」とPhilgueirasは言います。

「現在の設計は数か月または数年間永久的な刺激を許可しないため、サンカルロス臨床病院の衛生研究所のこの心臓専門医は、すべての臨床シナリオに適用できません。さらに、赤外線に近いスペクトルの光源が必要であり、光源の可能性のある光源の両方に臨床的問題を伴う可能性があります。

さらに、Filgierasは、«インプラント手順を追加しますが、最小限の侵襲性ですが、 心臓の表面で行われれば複雑になる可能性があります。この場合、経皮的実装は、今日利用可能な従来のデバイスの合併症よりも重要な合併症を暗示する可能性があります»。

同様に、心臓の表面からの刺激は生理学的ではなく、長時間の刺激の心不全に寄与する可能性がある、と彼は言います。

「しかし、それが実験的なプロトタイプであることを誰も忘れていない」とジュリアン・ペレス・ヴィラカスティンは警告する。アイデアはです 明るいしかし、彼らは「この技術が十分な保証を持つ人間に実装されるために何年も費やさなければなりません」。

今、彼は付け加えます、それは非常に近い未来の薬がどれほど魅力的であるかを示すこれらのタイプの開発にとって重要ではありません。