科學家已在活豬身上成功測試了一種由心跳供能的心臟起搏器,豬的心臟在大小和功能上與人類相似。研究人員表示,這是朝著開發無電池植入式醫療裝置邁出的重要一步。目前心臟起搏器電池的壽命為 7 到 10 年,更換電池需要昂貴的手術。
這種新型“共生心臟起搏器”由三個元件組成:一個附著在心臟上的晶圓尺寸的發電機,將器官的機械能轉化為電能;一個功率管理單元,帶有一個電容器來儲存能量;以及心臟起搏器本身,它刺激和調節心肌。
北京奈米能源與奈米系統研究所的周立和佐治亞理工學院的王中林及其同事將他們的裝置植入了兩隻成年雄性豬體內。在第一隻動物(心臟健康)中,該團隊測試了發電機收集能量的效果;它為心臟起搏器供電總共近三個半小時。科學家在四月份的《自然通訊》雜誌上報道稱,這隻豬的心臟產生的能量足以為人用版本的心臟起搏器供電。在第二隻豬中,他們誘發了心律不齊(心律失常),以測試心臟起搏器的治療功能。當該裝置(已由豬的心臟充電一個多小時)開啟時,動物的心跳立即變得規律,即使在關閉後也保持如此。
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在不久的將來不太可能進行人體試驗,因為該裝置的尺寸、安全性和效率仍有待最佳化。“所描述的技術是一項重大成就,”杜克大學的生物醫學工程師帕特里克·沃爾夫說,他沒有參與這項研究。但他警告說,尺寸和效率障礙仍然很大,並且心臟起搏器在不那麼活躍、患病的心臟中的有效性還有待確定。
另一個缺點是,該裝置必須直接附著在心臟表面,並且可能會干擾器官的功能。達特茅斯學院和德克薩斯大學聖安東尼奧分校的一個小組此前設計了一種心臟起搏器,它反而利用自身導線的動能,當心髒搏動時導線會移動。該團隊目前正在狗身上進行測試。
普渡大學工業與生物醫學工程研究員拉姆斯·馬丁內斯說:“這些無電池技術的開發將徹底改變植入式裝置,”他沒有參與這兩項研究。“不久的將來,傳統的剛性植入物將演變成能夠從患者身上獲取其功能所需能量的順應性系統。”
