Επανάσταση στην καρδιολογία: Βηματοδότης χωρίς μπαταρία που φορτίζεται από τους παλμούς της καρδιάς

Ένα νέο είδος βηματοδότη που αλλάζει ριζικά τα δεδομένα στον τομέα της καρδιολογίας παρουσίασε μια ερευνητική ομάδα, καθώς η συσκευή αυτή δεν διαθέτει μπαταρία και αντλεί ενέργεια απευθείας από την κίνηση της καρδιάς.

Η ανάγκη για αντικατάσταση της μπαταρίας, η οποία εξαντλείται συνήθως μέσα σε μία δεκαετία, αποτελεί τον μεγαλύτερο περιορισμό των συμβατικών βηματοδοτών, με τους νεότερους ασθενείς να υποβάλλονται συχνά σε πολλαπλές επεμβασίες κατά τη διάρκεια της ζωής τους.

Το 2023 πραγματοποιήθηκαν παγκοσμίως περισσότερες από 1,6 εκατομμύρια επεμβάσεις εμφύτευσης βηματοδότη, γεγονός που αναδεικνύει την τεράστια σημασία μιας τέτοιας καινοτομίας.

Η νέα τεχνολογία βασίζεται σε μια τριβοηλεκτρική νανογεννήτρια (TENG), η οποία μετατρέπει τις μικροσκοπικές κινήσεις συμπίεσης και απελευθέρωσης μεταξύ υλικών σε ηλεκτρικό φορτίο, λειτουργώντας με την ίδια αρχή όπως ο στατικός ηλεκτρισμός.

Αντί για μπαταρία, η συσκευή διαθέτει δύο μικροσκοπικές μονάδες συλλογής ενέργειας τοποθετημένες η μία πάνω στην άλλη στο εσωτερικό ενός περιβλήματος τιτανίου, οι οποίες παράγουν ηλεκτρικό φορτίο κάθε φορά που πιέζονται και απομακρύνονται.

Με κάθε καρδιακό παλμό, τα εσωτερικά εξαρτήματα κινούνται σαν ένα μικροσκοπικό σύστημα με ελατήριο, πυροδοτώντας μια αλληλουχία επαφής και απομάκρυνσης.

Το φορτίο που παράγεται αποθηκεύεται σε έναν μικρό πυκνωτή, μέχρι να συσσωρευτεί αρκετή ενέργεια για την εκπομπή ενός ηλεκτρικού παλμού.

Σε εργαστηριακές δοκιμές, η συσκευή παρήγαγε περισσότερη από διπλάσια ισχύ ανά μονάδα όγκου σε σύγκριση με προηγούμενες εμφυτεύσιμες συσκευές συλλογής ενέργειας.

Οι ερευνητές δοκίμασαν τη συσκευή σε ένα ευρύ φάσμα προσομοιωμένων κινήσεων της καρδιάς, διαπιστώνοντας ότι παρήγαγε αξιοποιήσιμη ενέργεια ακόμα και σε περιπτώσεις ασθενέστερων συστολών.

Σε δοκιμή επιταχυνόμενης κόπωσης που ισοδυναμούσε με δέκα χρόνια λειτουργίας, η απόδοση της συσκευής παρέμεινε σταθερή, αποδεικνύοντας την ανθεκτικότητά της.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Science Advances», περιλαμβάνει πειράματα σε 12 ενήλικους χοίρους, με έναν από αυτούς να παρακολουθείται για διάστημα τεσσάρων εβδομάδων.

Η εμφύτευση της συσκευής πραγματοποιήθηκε μέσω καθετήρα που εισήχθη από φλέβα στη βουβωνική χώρα, ακολουθώντας την ίδια διαδικασία που χρησιμοποιείται σήμερα για τους βηματοδότες χωρίς ηλεκτρόδια.

Κατά τη διάρκεια των τεσσάρων εβδομάδων, οι ακτινογραφίες επιβεβαίωσαν ότι η συσκευή δεν μετακινήθηκε ούτε αποκολλήθηκε, ενώ το υπερηχογράφημα δεν έδειξε διαταραχές στη λειτουργία των καρδιακών βαλβίδων.

Οι αιματολογικές εξετάσεις έδειξαν ότι όλοι οι δείκτες υγείας του ζώου παρέμεναν εντός φυσιολογικών ορίων και το ζώο δεν εμφάνισε κανένα σημάδι δυσφορίας.

Το πιο εντυπωσιακό αποτέλεσμα προέκυψε όταν η ενέργεια που συνέλεγε η συσκευή χρησιμοποιήθηκε για να τροφοδοτήσει έναν εμπορικό βηματοδότη, χωρίς καμία μπαταρία ή εξωτερική πηγή ενέργειας.

Η συσκευή κατάφερε να αυξήσει τον καρδιακό ρυθμό του χοίρου από 92 σε 100 παλμούς το λεπτό και, σε διαφορετική δοκιμή, από 75 σε 120 παλμούς το λεπτό, με το ηλεκτρικό μοτίβο να παραμένει σταθερό.

Όταν η πηγή ενέργειας μεταβλήθηκε από συμβατική μπαταρία στη νέα συσκευή, δεν σημειώθηκε καμία διακοπή στα σήματα βηματοδότησης, αποδεικνύοντας την αξιοπιστία της.

Παρά την πολλά υποσχόμενη εξέλιξη, ο δρόμος προς την κλινική εφαρμογή παραμένει μακρύς, καθώς οι δοκιμές περιορίστηκαν σε υγιή ζώα και μόνο ένα ζώο ολοκλήρωσε την πλήρη αξιολόγηση τεσσάρων εβδομάδων.

Οι ερευνητές τονίζουν ότι απαιτούνται μεγαλύτερες ομάδες ζώων και μεγαλύτερες περίοδοι εμφύτευσης, ώστε να διαπιστωθεί πώς η ουλοποίηση των ιστών μπορεί να επηρεάσει την παραγωγή ενέργειας με την πάροδο του χρόνου.

Η δοκιμή της συσκευής σε μοντέλα ασθενών με καρδιακές παθήσεις αποτελεί κρίσιμο επόμενο βήμα προτού η τεχνολογία αυτή φτάσει στους ανθρώπους.

Πηγή: ertnews.gr