Новая имплантируемая сердечная система контролирует, лечит – и затем саморастворяется

New implantable cardiac system monitors, treats - and then self-dissolves.

В настоящее время ведется разработка экспериментального импланта, который может служить временным монитором и кардиостимулятором для больных сердечными заболеваниями, а затем саморастворяться после окончания использования.

Этот мягкий, легкий и прозрачный имплант размером с почтовую марку изготовлен из биоразлагаемых полимеров и металлов, сообщают исследователи в журнале Science Advances 5 июля.

Ранние эксперименты показали, что имплант можно поместить на сердце лабораторной крысы, получить точные показания и затем безопасно растворить и поглотить.

Этот имплант будет полезен для пациентов, у которых возникли нарушения сердечного ритма в результате инфаркта, операции или другого лечения, говорит соавтор исследования Игорь Ефимов, экспериментальный кардиолог и профессор биомедицинской инженерии в Северо-Западном университете в Чикаго.

• Pfizer предупреждает о нехватке антибиотика, используемого для борь...
• Меры Белого дома, направленные на ограничение затрат на медицинское...
• Осторожное дыхание может помочь вашему здоровью

Сейчас пациентам приходится носить липкие сенсоры и нести громоздкий монитор, чтобы врачи могли отслеживать их сердце во время восстановления, говорит Ефимов.

Новый имплант может быть внедрен во время сердечной операции или процедуры. Он будет предоставлять данные с помощью электродов и оптических датчиков, и даже может быть настроен на передачу электрического импульса, чтобы устранить любые неправильные сердечные ритмы, говорит Ефимов.

“Допустим, кто-то только что перенес операцию на сердце. После операции около 30% пациентов развивают фибрилляцию предсердий [а-фибрилляцию]”, говорит он. “Мы хотим создать электронное устройство, которое можно вживить на необходимое время, а затем растворить”.

В случае осложнений послеоперационного периода, например, при а-фибрилляции, устройства обычно требуются около 10 дней, после чего они больше не нужны, говорит Ефимов.

Исследователи отмечают, что примерно треть из почти 700 000 человек, умерших от сердечных заболеваний каждый год в Соединенных Штатах, погибает от осложнений в первые недели или месяцы после инфаркта или сердечной операции.

“Многие смерти, которые происходят после сердечной операции или инфаркта, можно предотвратить, если у врачей были лучшие инструменты для мониторинга и лечения пациентов в решающие недели и месяцы после этих событий”, говорит соавтор исследования Луяо Лу, ассистент профессора биомедицинской инженерии в Университете Джорджа Вашингтона в Вашингтоне.

Устройство полностью изготовлено из материалов, которые были признаны безопасными и биосовместимыми для людей Администрацией по пищевым продуктам и лекарственным препаратам США, говорит Лу.

Например, электроды в основном состоят из молибдена, элемента, который естественным образом присутствует в организме человека, говорит Лу. Прозрачная гибкая конструкция устройства состоит из полилактида-когликолидного кислота (PLGA), полимера, который естественным образом разлагается на безвредные химические вещества.

“Все они безопасны и были одобрены FDA для использования у людей”, говорит Лу.

Исследователи сравнивают имплантат с рассасывающимися швами, которые разлагаются и исчезают, когда организм их поглощает. Пациентам не придется проходить повторные операции для удаления или коррекции импланта.

Исследователи разработали имплантат гибким, чтобы его можно было легко поместить без причинения дискомфорта, говорит Ефимов.

Они также сделали его в основном из прозрачных материалов, чтобы оптические датчики в имплантате могли предоставлять показания уровня кислорода, метаболизма и других важных измерений, добавляет он.

В настоящее время многие сердечные пациенты получают постоянный кардиостимулятор, когда им на самом деле это не нужно, говорит доктор Дипак Бхатт, директор сердца Маунт Синай в Нью-Йорке.

Другие вынуждены проводить более длительные периоды в больнице с временным кардиостимулятором, а затем подвергаться еще одной операции для его удаления, говорит Бхатт, не участвовавший в новом исследовании.

Экспериментальный имплантат “может быть действительно полезным решением, помогая пациенту выписаться из больницы раньше, вместо того чтобы иметь временный кардиостимулятор, который связывает их с больницей на несколько дней, или когда они получают постоянный кардиостимулятор, но потом должны иметь дело с ним всю оставшуюся жизнь”, говорит Бхатт.

Бхатт привел пример человека, который перенес замену клапана сердца.

“Некоторый процент этих пациентов, возможно 5-10%, в итоге понадобится имплантация кардиостимулятора, поскольку их сердечный ритм замедляется в результате процедуры”, – сказал он. “С помощью этой технологии, которая, по результатам экспериментов, полностью рассасывается, можно представить временный кардиостимулятор, который рассасывается в течение нескольких недель, пока снова не восстановится работа собственного сердечного стимулятора”.

СЛАЙД-ШОУ

Вместо того, чтобы оставаться с постоянным имплантатом, как это сейчас бывает, Бхатт сказал, что пациент получит имплантат, который в конечном итоге рассосется.

“Чтобы быть ясным, это очень ранние исследования, но эксперименты, которые они провели, я считал тщательно разработанными, весьма элегантными и показали, что эти микроэлектродные массивы могут потенциально быть полезными в определенных клинических ситуациях”, – сказал Бхатт.

По словам Ефимова, устройство все еще находится на расстоянии нескольких лет от доступности для людей.

Он сказал, что в настоящее время идут работы по добавлению беспроводной передачи данных в имплантат. Затем его необходимо будет протестировать на крупных животных с сердечными системами, аналогичными человеческим, скорее всего, на свиньях, прежде чем он будет готов к клиническим испытаниям на людях.

“У нас есть несколько применений, о которых я думаю, что мы, вероятно, сможем предложить что-то в течение трех-пяти лет, на относительно простых устройствах, подобных этому”, – сказал Ефимов. “Более сложные устройства могут потребовать больше времени”.

После совершенствования технологии имплантации, Ефимов представляет, что она может быть использована для лечения многих других видов заболеваний.

Например, временные имплантаты могут отслеживать заболевания мозга, желудка и легких, – сказал он.

Дополнительная информация

Американское общество сердца предоставляет более подробную информацию о сердечных имплантатах.

ИСТОЧНИКИ: Игорь Ефимов, доктор философии, профессор биомедицинской инженерии, Северо-Западный университет, Чикаго; Луяо Лу, доктор философии, доцент биомедицинской инженерии, Университет Джорджа Вашингтона, Вашингтон, округ Колумбия; Дипак Бхатт, доктор медицины, магистр общественного здравоохранения, директор, Маунт Сайнай Харт, Нью-Йорк; Science Advances, 5 июля 2023 года