Pejsmejker bez baterije, nov uređaj koji koristi svetlost, razvijen je u okviru novog istraživanja. Kako kažu istraživači, on može da se modeluje tako da odgovara svakom srcu uzimajući u obzir kako se ono deformiše kada kuca.
Pejsmejker i aritmija
Ljudsko srce kuca 100.000 puta dnevno pumpajući krv po telu. Kuca redovnim ritmom koji se menja kao odgovor na aktivnost tela. Svaki otkucaj srca počinje električnim impulsom – abnormalni električni signali dovode do abnormalnog otkucaja srca, koji se naziva aritmija. Procenjuje se da oko 5 odsto svetske populacije ima aritmiju.
Atrijalna fibrilacija (AFib) – kada srce kuca brzo i nepravilno – najčešći je tip aritmije, koji pogađa preko 33,5 miliona ljudi širom sveta i sa procenjenih 5 miliona novih slučajeva godišnje.
U druge tipove spadaju supraventrikularna tahikardija (SVT), bradikardija i ventrikularna fibrilacija.
Aritmija se može lečiti lekovima, ali u ozbiljnijim slučajevima koriste se uređaji kao što su pejsmejkeri za kontrolu otkucaja srca.
Pejsmejkeri su mali uređaji ugrađeni ispod ključne kosti sa žicama koje se povezuju sa srcem. Ovaj uređaj prepoznaje kada je otkucaj srca propušten ili nepravilan i šalje impuls srcu da ga reguliše.
Prema National Health Interview Survey u Sjedinjenim Državama, skoro tri od 1.000 ljudi imaju ugrađen pejsmejker.
Novo istraživanje nastalo iz saradnje između University of Arizona i Northwestern University dovelo je do razvoja bežičnog pejsmejkera bez baterija, sposobnog da predvidi srčane događaje i pruži suptilnije stimulanse određenim ćelijama.
Personalizovani pejsmejkeri
Novi mrežasti uređaj digitalno je proizveden, sa četiri listića od tankog filma koja se omotavaju oko srca. Oni su ultra tanki i geometrijski tako projektovani da omoguće mekoj mehanici da smanji uticaj na ovaj organ”, izjavio je za Medical News Today (MNT) koautor studije dr Philip Gutruf, docent i saradnik sa fakulteta Craig M. Berge na Univerzitetu Arizona.
Jedinstveni dizajn uređaja obezbeđuje višestruku stimulaciju ćelija srčanog mišića, a njegova upotreba optogenetike obezbeđuje ciljanu električnu stimulaciju ćelija srčanog mišića.
Osvetljava put ka novom tretmanu
Optogenetika je tehnika zasnovana na uvođenju gena za proteine osetljive na svetlost u određene ćelije; modifikovane ćelije eksprimiraju jonske kanale osetljive na svetlost koji im omogućavaju da budu kontrolisani svetlošću.
Koautor studije, dr Igor Efimov, predsednik George Washington’s Department of Biomedical Engineering i direktor Cardiovascular Engineering Laboratory koju finansira National Institutes of Health (NIH) objasnio je:
– Optogenetika je tehnika koja se zasniva na interakciji svetlosti sa kanalom osetljivim na svetlost zvanim opsin. Po dizajnu, opsini se eksprimiraju pomoću transgene tehnologije u specifičnim ćelijama, u miocitima – ćelijama srčanog mišića.
Ciljanje na specifične ćelije, kako kažu naučnici, može da bude efikasnije i ponudi alternativu bez bolova trenutnim električnim tretmanima.
– Važno je, međutim, napomenuti da pejsing ne aktivira receptore za bol u srcu i da pacijenti sa pejsmejkerima obično uopšte ne osećaju nikakve simptome – objasnio je dr Shephal Doshi, kardiološki elektrofiziolog i direktor elektrofiziologije srca i pejsinga u Providence Saint John’s Health Center u Santa Moniki, Kalifornija.
U izjavi za MNT, dr Doshi je rekao da je „najveći značaj studije potencijalno omogućavanje defibrilacije ili šokiranja srca za one pacijente koji imaju slabo srce da se uradi na manje bolan način”, objašnjavajući da „kada pacijenti imaju defibrilaciju srčanog mišića često osećaju nelagodnost jer električna struja utiče i na druge mišiće u telu”.
Stimulacija bez baterije
U trenutnoj studiji, istraživači su implantirali bežični pejsmejker bez baterija u miševe na 3 nedelje da bi procenili njegove mogućnosti senzorisanja, stimulacije i proračuna. Jednom implantiran, uređaj je mogao da prati otkucaje srca miševa uporedivo sa spoljnim EKG snimcima.
Dr Doshi, koji nije bio uključen u studiju, rekao je da su „ovaj i njegov članak i klinički rad veoma interesantni po tome što uređaj potencijalno može da radi bez baterija”.
– Međutim, što se tiče trajanja baterije, trenutni uređaji za pejsing i defibrilaciju obično traju 10 godina ili duže, a potencijal tehnologije bez baterije može biti od pomoći pacijentima, ali za razliku od ovog novog uređaja opisanog u članku, trenutni uređaji i elektrode lako se implantiraju i ne zahtevaju veliku žičanu mrežu u srcu – istakao je on.
Govoreći za MNT, dr Gutruf je opisao kako uređaj može da se oblikuje tako da odgovara srcu i tako ograničava bilo kakvu štetu. Grupa je koristila praćenje funkcija „omogućenih neuronskom mrežom ne samo da bi uzela u obzir oblik srca već i mehaniku otkucaja do otkucaja. Način na koji ovo funkcioniše je snimanje video zapisa – ex vivo srca, CT, MRI itd. — srca koje kuca i njegovo digitalno praćenje”.
– Ovo pruža informacije o topologiji koju koristimo da konstruišemo mehaniku uređaja kako bi se dinamički uklopio u srce – dodao je on.
Pejsmejker bez baterija i sledeći koraci
U intervjuu za MNT, dr Efimov je prokomentarisao da li ovo otkriće ima potencijal za ljudski tretman:
– Da, to je ideja – da se ova nova tehnologija koristi za ljude. Ali prvo, moraćemo da razvijemo novi uređaj za model aritmije kod velikih životinja, svinja ili ovaca, koje imaju mnogo više sličnosti sa ljudskom kardiovaskularnom fiziologijom od glodara.
On je dalje rekao da su „prethodni testovi dali dobre dokaze o bezbednosti i nedostatku oštećenja tokom hroničnih implantata kod glodara”, rekavši da je sledeći korak „razvijanje većeg uređaja za model velikih životinja i demonstracija njegove sigurnosti, efikasnosti i dugovečnosti”.
Da bi ova tehnologija napredovala, istraživači „treba da dobiju sredstva za razvoj sledećeg koraka u ovoj tehnologiji”, prokomentarisao je dr Efimov.
Dr Gutruf se složio da je „finansiranje preko nacionalnih agencija, kao što je NIH, ključno za povećanje dostupnosti tehnologije”.
