Naukowcy z George Washington University i Northwestern University opracowali bioresorbowalne urządzenie z układami mikroelektrod, które może pomóc uniknąć powikłań pooperacyjnych u pacjentów po zabiegach kardiochirurgicznych. Sprzęt monitoruje kluczowe parametry serca i leczy krótkotrwałe powikłania kardiologiczne. Nie wymaga usuwania chirurgicznego, co do tej pory często jest dodatkowym zagrożeniem dla pacjentów, samoistnie rozpuszcza się bowiem w płynach ustrojowych w ciągu kilku tygodni. Kilka lat temu ten sam zespół opracował wchłanialny rozrusznik, teraz natomiast pracuje nad defibrylatorem o podobnej charakterystyce.
Stworzone przez naukowców urządzenie jest lekkie, przezroczyste i elastyczne. Pozwala na elektryczne i optyczne mapowanie dynamiki serca. Testy na szczurach i ludziach potwierdziły jego możliwości do monitorowania takich krytycznych parametrów fizjologicznych jak rytm serca, natlenienie, stan metaboliczny, biopotencjały, homeostaza wapnia czy czynność mięśnia sercowego. Jak przekonują twórcy, może ono służyć do leczenia przejściowych pooperacyjnych zaburzeń rytmu i niewydolności serca, które stanowią jedną trzecią przyczyn zgonów pooperacyjnych.
Technologia ma przewagę nad chirurgicznym usuwaniem implantów, które niesie ze sobą ryzyko infekcji, a także uszkodzenia i perforacji mięśnia sercowego. W urządzeniu zastosowano bioresorbowalne i biokompatybilne materiały zatwierdzone przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków, które po kilku tygodniach całkowicie znikną w wyniku naturalnych procesów biologicznych zachodzących w organizmie.
– Po zabiegu chirurgicznym na sercu lub po innego rodzaju zabiegach może się okazać konieczne wszczepienie monitora serca, na przykład podczas rekonwalescencji po leczeniu, przy powrocie do zdrowia po infekcji COVID-19 lub po chemioterapii w przypadku pacjentów onkologicznych. Z myślą o tym możemy stworzyć urządzenie, które nazywamy tymczasową elektroniką rozpuszczalną. Można je wszczepić albo wstrzyknąć i będzie ono monitorować stan zdrowia pacjenta przez wymagany okres, a następnie ulegnie rozpuszczeniu. Urządzenie może więc zapewnić ratującą życie terapię przez potrzebny czas – mówi agencji Newseria Innowacje Igor Efimov, profesor inżynierii biomedycznej i medycyny na Northwestern University w Chicago w stanie Illinois w USA.
Podobną technologię naukowcy zastosowali już kilka lat temu, tworząc bioresorbowalny rozrusznik serca, który nie wymaga elektrod ani żadnego dodatkowego sprzętu, a kiedy spełni swoją rolę, po prostu się rozpuszcza. Dotychczas znane rozruszniki, które stosowane są już od pięciu dekad, są urządzeniami umieszczanymi poza ciałem pacjenta, a tylko przewody doprowadzające impuls były montowane na sercu i mocowane do ciała za pomocą szwów. Kiedy serce nie potrzebowało już wspomagania, przewody trzeba było usuwać chirurgicznie, co nierzadko prowadziło do powikłań, nawet takich, które kończyły się śmiercią pacjenta. Jednym z najbardziej znanych przypadków niepowodzenia takiej operacji była śmierć Neila Armstronga, u którego doszło do uszkodzenia mięśnia sercowego i zgonu w wyniku wykrwawienia.
Badacz wskazuje, że grupą pacjentów, u których bioresorbowalne urządzenia znajdują zastosowanie, są dzieci z problemami kardiologicznymi. Według danych Centers of Disease Control and Prevention w Stanach Zjednoczonych co roku rodzi się około 40 tys. dzieci z wadami wrodzonymi serca (1 proc.). Około jedno na cztery dzieci wymaga operacji lub zabiegu w pierwszym roku życia.
– Na szczęście są zabiegi chirurgiczne, za pomocą których można naprawić serce, i te dzieci mogą żyć i prowadzić normalne życie. Kiedy jednak przeprowadzono pierwszy taki zabieg w USA w latach 50. XX wieku w Minnesocie, dr Lillehei, który opracował tę metodę, zauważył, że dzieci po zabiegu potrzebują rozrusznika, czyli ich serce musi być poddane stymulacji elektrycznej, co stanowi konsekwencję zabiegu. Na szczęście taka potrzeba zachodzi tylko przez kilka dni od zabiegu, do czasu gdy serce wróci do siebie i zacznie pracować bez rozrusznika, jednak przez te kilka dni jest on potrzebny – mówi prof. Igor Efimov.
Obecnie naukowcy pracują nad jeszcze większym rozszerzeniem możliwości zastosowania platformy elektroniki rozpuszczalnej. Ich celem jest opracowanie bioresorbowalnego defibrylatora.
– Chcemy stworzyć urządzenie, które chirurg po zabiegu będzie mógł umieścić na przedsionkach, czyli jamach położonych w górnej części serca, aby zapobiec migotaniu przedsionków u pacjentów po operacji. Według statystyk dla USA i Europy, które są w zasadzie zbliżone, migotanie przedsionków występuje u 30 proc. pacjentów, którzy przeszli dowolnego rodzaju operację serca. Zapobieganie pogłębianiu się tego schorzenia i przejście w stan utrwalony byłoby bardzo użyteczne – mówi ekspert.
Z raportu British Heart Foundation wynika, że jedna na 13 osób na świecie cierpi na choroby serca lub układu krążenia. Co roku zapada na nie około 60 mln ludzi. To prawie tyle, co cała populacja Wielkiej Brytanii. Choroby serca lub układu krążenia są przyczyną 1/3 zgonów. Najczęściej diagnozowana jest choroba wieńcowa, na którą cierpi 200 mln ludzi na świecie.
– W krajach rozwiniętych w Europie oraz w USA choroby serca są najczęstszą przyczyną zgonów. Dwa razy więcej osób zmarło na choroby serca niż na przykład na COVID-19 w szczytowym okresie umieralności z powodu tego wirusa. Drugą najczęstszą przyczyną zgonów są nowotwory, ale choroby serca nadal zajmują czołową pozycję – podkreśla badacz z Northwestern University.
