美國(guó)西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合新加坡國(guó)立大學(xué)、中國(guó)華中科技大學(xué)等多所大學(xué)的研究者,共同開(kāi)發(fā)了世界上最小的心臟起搏器,體積比一粒米還小。這款微型裝置的尺寸僅為1.8毫米×3.5毫米×1毫米,不僅能有效調(diào)控心跳,還能在使用完畢后自行溶解,無(wú)需手術(shù)取出。這項(xiàng)突破性成果為心動(dòng)過(guò)緩患者提供了一種潛在的更安全選擇,尤其對(duì)心臟手術(shù)后的臨時(shí)起搏需求具有重要意義。
論文通訊作者約翰·羅杰斯教授在接受采訪時(shí)提到,這款起搏器的體積比目前已知最小的起搏器之一——美敦力Micra還要小約500倍。這款微型心臟起搏器可以通過(guò)微創(chuàng)植入,極大降低傳統(tǒng)起搏器所需的侵入性手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),比如感染或心肌損傷。它可以通過(guò)寬度小于3毫米的皮膚切口,直接注射到心外膜下心肌淺層,適用于新生兒并支持使用微創(chuàng)技術(shù)進(jìn)行植入。
傳統(tǒng)的臨時(shí)起搏器雖然在治療心動(dòng)過(guò)緩方面發(fā)揮著重要作用,但其侵入性的植入過(guò)程以及外部電源和導(dǎo)線帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。這款微型心臟起搏器通過(guò)自供電機(jī)制來(lái)支持運(yùn)行,內(nèi)置電極由可生物吸收的材料組成:陽(yáng)極為鎂(或鋅),陰極為三氧化鉬。當(dāng)電極接觸到心臟周圍的體液時(shí),體液作為電解液,觸發(fā)陽(yáng)極和陰極之間的電化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生電流。這意味著這個(gè)起搏器不需要外部接入電源或替換電池,而是利用身體自身的環(huán)境“發(fā)電”,將電流傳遞給心臟,驅(qū)動(dòng)其跳動(dòng)。
關(guān)于如何精確控制心跳的頻率和節(jié)奏,羅杰斯介紹,這款起搏器通過(guò)“光”實(shí)現(xiàn)無(wú)線操控。光電晶體管連接在陽(yáng)極和陰極之間,起到開(kāi)關(guān)作用。在沒(méi)有光照時(shí),它阻斷電流,設(shè)備處于休眠狀態(tài);當(dāng)皮膚表面的無(wú)線單元發(fā)出近紅外光,光穿透組織照射到光電晶體管上時(shí),它的電阻降低幾個(gè)數(shù)量級(jí),電路接通,電流流向心臟。實(shí)驗(yàn)顯示,無(wú)論是小鼠、豬,還是取自器官供體的人類心臟,這個(gè)微型起搏器都能成功控制心臟起搏。