Ученые из Чикагского университета разработали новый кардиостимулятор, который тоньше человеческого волоса и использует беспроводную технологию, полностью работающую за счет света, поступающего по оптоволоконному кабелю. Неинвазивное устройство может помочь регулировать сердечную деятельность и даже стимулировать нейроны по запрограммированным схемам для лечения симптомов таких состояний, как болезнь Паркинсона.

Ли Пэнджу, исследователь, участвующий в исследовании, держит в руках прототип кардиостимулятора толщиной всего 1 микрон, который работает на импульсах света.

Сердце перекачивает кровь благодаря серии тщательно рассчитанных электрических сигналов, но если эти сигналы не посылаются вовремя, это может привести к множеству проблем, таких как инсульты, сердечные приступы и даже смертельная недостаточность органов. Кардиостимуляторы могут отслеживать и корректировать эти аномальные ритмы, но они требуют инвазивного хирургического вмешательства и несут определенные риски.

Новое устройство еще менее инвазивно — это пленка толщиной всего в один микрон, что примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса, или аналогичное новейшее устройство толщиной 100 микрон, сделанное из графена. Он весит всего одну пятидесятую грамма, что делает его в 250 раз легче обычного кардиостимулятора. Он не требует батареек и питается от света.

Судя по всему, свет обычно не может достичь сердца (если только что-то не пойдет не так), поэтому рядом с сердцем вставляют очень узкое оптическое волокно. Волокно излучает свет по определенной схеме, заставляя пленку генерировать электрический ток. Мембрана сделана из двух слоев кремния P-типа — верхний слой усеян наноразмерными отверстиями, которые удерживают электрический ток, что позволяет устройству по требованию стимулировать определенные части сердца, создавая желаемый ритм.

Команда протестировала устройство сначала на выращенной в лаборатории ткани сердца человека, затем на изолированных сердцах крыс, затем на живых мышах и крысах и, наконец, на живых свиньях. Во всех случаях технология стимулирует сердечный ритм по требованию, требуя только эндоскопической операции и не требуя вскрытия грудной клетки.

Тонкий кардиостимулятор в настоящее время предназначен для временного использования: он растворяется в нетоксичном соединении под названием кремниевая кислота, что исключает необходимость хирургического вмешательства по его удалению. Но команда говорит, что будущие версии могут иметь разную продолжительность.

Исследователи также говорят, что устройство можно использовать для стимуляции нервов определенным образом по требованию. Это можно использовать для лечения симптомов таких состояний, как болезнь Паркинсона или хроническая боль.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.