Блог

Oct 30, 2023

Сердечная аритмия, которую лечат графеновой «татуировкой» с помощью света

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам PDF-версию по электронной почте.

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам по электронной почте PDF-версию книги «Сердечная аритмия, лечение графеновой «татуировкой» с использованием света»

Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.

Исследователи под руководством Северо-Западного университета и Техасского университета в Остине (Юта) разработали первый сердечный имплантат из графена, двумерного суперматериала со сверхпрочными, легкими и проводящими свойствами.

По внешнему виду похожий на детскую временную татуировку, новый графеновый «татуировочный» имплантат тоньше одной пряди волос, но при этом функционирует как классический кардиостимулятор. Но в отличие от нынешних кардиостимуляторов и имплантированных дефибрилляторов, для которых требуются твердые, жесткие материалы, механически несовместимые с телом, новое устройство мягко воздействует на сердце, одновременно распознавая и леча нерегулярное сердцебиение. Имплантат достаточно тонкий и гибкий, чтобы соответствовать тонким контурам сердца, а также достаточно эластичный и прочный, чтобы выдерживать динамические движения бьющегося сердца.

После имплантации устройства в модель крысы исследователи продемонстрировали, что графеновая татуировка может успешно определять нерегулярные сердечные ритмы, а затем осуществлять электрическую стимуляцию посредством серии импульсов, не ограничивая и не изменяя естественные движения сердца. Еще лучше: технология также является оптически прозрачной, что позволяет исследователям использовать внешний источник оптического света для записи и стимуляции сердца через устройство.

Исследование будет опубликовано в четверг (20 апреля) в журнале Advanced Materials. Это самый тонкий из известных на сегодняшний день сердечных имплантатов.

Подпишитесь на ежедневный информационный бюллетень Technology Networks, чтобы каждый день доставлять последние научные новости прямо на ваш почтовый ящик.

«Одной из проблем современных кардиостимуляторов и дефибрилляторов является то, что их трудно прикрепить к поверхности сердца», — сказал Игорь Ефимов из Northwestern, старший автор исследования. «Электроды дефибриллятора, например, представляют собой катушки, сделанные из очень толстых проводов. Эти провода негибкие и ломаются. Жесткие соединения с мягкими тканями, такими как сердце, могут вызывать различные осложнения. Наше мягкое, гибкое устройство, напротив, не только ненавязчиво, но также идеально и плавно прилегает непосредственно к сердцу, обеспечивая более точные измерения».

Кардиолог-экспериментатор, Ефимов является профессором биомедицинской инженерии в Инженерной школе Маккормика Северо-Западного университета и профессором медицины в Медицинской школе Фейнберга Северо-Западного университета. Он руководил исследованием вместе с Дмитрием Киреевым, научным сотрудником UT. Зексу Линь, доктор философии. кандидат лаборатории Ефимова, первый автор статьи.

Нарушения сердечного ритма, известные как сердечные аритмии, возникают, когда сердце бьется слишком быстро или слишком медленно. Хотя некоторые случаи аритмии не являются серьезными, многие из них могут привести к сердечной недостаточности, инсульту и даже внезапной смерти. Фактически, осложнения, связанные с аритмией, уносят ежегодно около 300 000 жизней в Соединенных Штатах. Врачи обычно лечат аритмию с помощью имплантируемых кардиостимуляторов и дефибрилляторов, которые обнаруживают аномальное сердцебиение, а затем корректируют ритм с помощью электрической стимуляции. Хотя эти устройства спасают жизни, их жесткая природа может ограничивать естественные движения сердца, повреждать мягкие ткани, вызывать временный дискомфорт и вызывать осложнения, такие как болезненные отеки, перфорации, тромбы, инфекции и многое другое.

Помня об этих проблемах, Ефимов и его команда стремились разработать биосовместимое устройство, идеально подходящее для мягких, динамичных тканей. Изучив множество материалов, исследователи остановились на графене, атомарно тонкой форме углерода. Благодаря своей сверхпрочной, легкой структуре и превосходной проводимости графен имеет потенциал для многих применений в высокопроизводительной электронике, высокопрочных материалах и энергетических устройствах.