Studie zeigt erstmals einen innovativen batterielosen Herzschrittmacher erfolgreich bei Schweinen getestet
Unsere Herz behält ein Tempo durch sein Inneres bei Schrittmacher Der sogenannte Sinusknoten (SA-Knoten), auch Sinusknoten genannt, befindet sich in der oberen rechten Kammer. Dieser interne Schrittmacher setzt 60–100 Mal pro Minute elektrische Ladung frei und diese Energie löst Kontraktionen in den Herzmuskeln aus, die es unserem Herzen ermöglichen, Blut durch unseren Körper zu pumpen. Wenn wir älter werden oder eine Krankheit bekommen, geschieht dies innerlich Schrittmacher ist nicht in der Lage, das Herz richtig schlagen zu lassen. Unregelmäßiger Herzschlag wird auch durch eine sogenannte Arrhythmie verursacht, die die normale Herzfrequenz verlangsamt. Um diesen Verlust zu ersetzen, ein traditionelles Herz Schrittmacher – ein batteriebetriebenes elektronisches Gerät – kann chirurgisch in einen Patienten implantiert werden, um den Herzschlag zu regulieren und den Herzschlag gleichmäßig zu halten.
Ein traditioneller Herzschrittmacher
Das Gerät besteht aus einem batteriebetriebenen Impulsgenerator, der in der Nähe des Schlüsselbeins unter die Haut implantiert wird. Es hat auch isolierte Drähte, die das Gerät mit dem Herzen verbinden. Die elektronische Schaltung erzeugt elektrische Signale, die über Elektroden an das Herz abgegeben werden. Der Herzschrittmacher ist ein lebensrettendes Gerät; Eine wesentliche Einschränkung aktueller Herzschrittmacher besteht jedoch darin, dass sie aufgrund der begrenzten Lebensdauer der Batterie zwischen 5 und 12 Jahren nach dem ersten Einsetzen jederzeit ausgetauscht werden müssen. Die Implantation kann nur durch einen invasiven Eingriff unter örtlicher Betäubung erfolgen, was selbst eine Herausforderung darstellt, da die Brusthöhle eines Patienten geöffnet werden muss. Eine Operation ist nicht nur teuer, sondern erhöht auch das Risiko des Patienten für Komplikationen, Infektionen oder sogar Blutungen. Es wurde eine andere Art von winzigen Herzschrittmachern entwickelt, die über einen Katheter implantiert werden können, um eine Operation zu vermeiden, aber sie wird noch getestet.
Forscher haben sich auf das Bauen konzentriert Herzschrittmacher die alternativ natürliche Energie aus dem eigenen Herzschlag einer Person anstelle der Batterie verwenden könnte. Theoretisch müsste ein solcher Schrittmacher nicht ersetzt werden, sobald er in einen Patienten implantiert ist. Plutoniumbetriebene Herzschrittmacher wurden viele Jahrzehnte früher hergestellt. Das experimentelle Design neuer Herzschrittmacher war bisher mehreren Einschränkungen ausgesetzt – wie einer starren Designstruktur, die seine Leistung begrenzt, und Komplikationen bei der Miniaturisierung.
Ein innovativer batterieloser Herzschrittmacher mit einzigartigem Design
In einer neuen Studie veröffentlicht in ACS Nano Forscher des National Key Laboratory for Science and Technology in Shanghai, China, machten sich daran, ein neuartiges kleines Labor zu entwerfen Schrittmacher Gerät, das mit der Energie des eigenen Herzschlags betrieben werden kann, und sie haben dieses Gerät erfolgreich an Schweinen getestet. Das neue Gerät kann unter dem Herzen platziert werden und nicht wie herkömmliche Herzschrittmacher in der Nähe des Schlüsselbeins. Der Herzschrittmacher basiert auf einer idealen symbiotischen Beziehung zwischen dem Herzen und dem Gerät.
Das Design dieses neuen Herzschrittmachers begann mit der Herstellung eines kleinen flexiblen Kunststoffrahmens. Dieser Rahmen wurde mit piezoelektrischen Schichten verbunden, die beim Biegen Energie erzeugen. Dieser Teil, Energie-Harvester genannt, wurde auf einem Chip platziert. Das Gerät wurde Schweinen implantiert und es wurde beobachtet, dass der eigene Herzschlag der Tiere die Form des Rahmens verändern (biegen) konnte und so genügend Energie (Leistung) erzeugte, die einem batteriebetriebenen Gerät entspricht Schrittmacher. Der flexible Kunststoffrahmen des Geräts ermöglicht es ihm, im Vergleich zu herkömmlichen Herzschrittmachern mit Hartschalengehäuse mehr Energie aus dem Herzen zu gewinnen.
Da der Mensch eine Physiologie hat, die der von Schweinen sehr ähnlich ist, ist dies der Fall Schrittmacher könnte auch beim Menschen gut funktionieren. Forscher weisen auf einige technische Probleme hin, die angegangen werden müssen. Beispielsweise besteht das Gerät aus drei separaten Technologien: Energieernte, Schrittmacher Chip und Drähte – die in ein Gerät integriert werden müssen. Weitere Tests an Tieren und dann an Menschen können die Langzeitstabilität des Geräts bestätigen. Wenn ein solches Gerät erfolgreich ist, ist nur einmal ein invasiver chirurgischer Eingriff erforderlich, was das Risiko von Komplikationen für den Patienten verringert. Eine wesentliche Einschränkung dieses neuen Geräts könnte darin bestehen, dass Ärzte Patienten möglicherweise nicht wie bei batteriebetriebenen Herzschrittmachern aus der Ferne überwachen können.
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Quelle (n)
NingL et al. 2019. Direkte Stromversorgung eines echten Herzschrittmachers durch natürliche Energie eines Herzschlags. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
