מדענים ממציאים קוצב לב דק במיוחד, זעיר פולשני שנשלט על ידי אור

פרסומת
X-ray_Promo1


לפעמים הגוף שלנו צריך דחיפה. מיליוני אמריקאים מסתמכים על קוצבי לב – מכשירים קטנים המווסתים את הדחפים החשמליים של הלב כדי לשמור על פעימותיו חלקות. אבל כדי להפחית סיבוכים, החוקרים היו רוצים להפוך את המכשירים הללו לקטנים עוד יותר ופחות פולשניים.

פרסומת

צוות חוקרים מאוניברסיטת שיקגו פיתח מכשיר אלחוטי, המופעל על ידי אור, שניתן להשתיל כדי לווסת פעילות קרדיווסקולרית או עצבית בגוף. ניתן להחדיר את הממברנות הקלות הנוצות, דקות יותר משערת אדם, בניתוח זעיר פולשני ואינן מכילות חלקים נעים.

פורסם ב-21 בפברואר ב טֶבַע, התוצאות עשויות לסייע בהפחתת סיבוכים בניתוחי לב ולהציע אופקים חדשים למכשירים עתידיים.

"הניסויים המוקדמים היו מוצלחים מאוד, ואנחנו באמת מלאי תקווה לגבי העתיד של טכנולוגיית התרגום הזו", אמר פנג'ו לי, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת שיקגו ומחבר ראשון במאמר.

"גבול חדש"

המעבדה של פרופ' בוז'י טיאן מפתחת מזה שנים מכשירים שיכולים להשתמש בטכנולוגיה הדומה לתאים סולאריים כדי לגרות את הגוף. פוטו-וולטאים אטרקטיביים למטרה זו מכיוון שאין להם חלקים נעים או חוטים שיכולים להתקלקל או להפוך לפולשניים – שימושיים במיוחד ברקמות עדינות כמו הלב. ובמקום סוללה, החוקרים פשוט משתילים סיב אופטי זעיר לצדו כדי לספק כוח.

אבל כדי לקבל את התוצאות הטובות ביותר, המדענים נאלצו לכוונן את המערכת כך שתעבוד למטרות ביולוגיות, במקום לאופן שבו תאים סולאריים מתוכננים בדרך כלל.

"בתא סולארי, אתה רוצה לאסוף כמה שיותר אור שמש ולהזיז את האנרגיה הזו לאורך התא, לא משנה באיזה חלק של הלוח נפגע", הסביר לי. "אבל עבור יישום זה, אתה רוצה להיות מסוגל להאיר באור באזור מאוד מקומי ולהפעיל רק את האזור האחד הזה."

לדוגמה, טיפול נפוץ בלב ידוע כטיפול בסינכרון מחדש של הלב, שבו חלקים שונים של הלב מוחזרים לסנכרון עם מטענים מתוזמן מדויק. בטיפולים הנוכחיים, זה מושג באמצעות חוטים, שיכולים להיות להם סיבוכים משלהם.

לי והצוות יצאו ליצור חומר פוטו-וולטאי שיפעיל רק היכן שהאור פגע.

העיצוב בסופו של דבר שהם התיישבו עליו כולל שתי שכבות של חומר סיליקון המכונה P-type, המגיבות לאור על ידי יצירת מטען חשמלי. בשכבה העליונה יש חורים זעירים רבים – מצב המכונה ננופורוזיות – אשר מגבירים את הביצועים החשמליים ומרכזים חשמל מבלי לאפשר לו להתפשט.

התוצאה היא קרום זעיר וגמיש, שניתן להחדיר לגוף באמצעות צינור זעיר יחד עם סיב אופטי – ניתוח זעיר פולשני. הסיב האופטי נדלק בתבנית מדויקת, אותה קולטת הממברנה והופכת לדחפים חשמליים.

הממברנה היא רק דק של מיקרומטר אחד – קטן פי 100 בערך משיער האדם העדין ביותר – וריבוע של כמה סנטימטרים. הוא שוקל פחות מחמישים גרם; פחות משמעותית מקוצבי הלב החדישים הנוכחיים, ששוקלים לפחות חמישה גרם. "ככל שהמכשיר קל יותר, כך הוא בדרך כלל נוח יותר למטופלים", אמר לי.

גרסה מסוימת זו של המכשיר מיועדת לשימוש זמני. במקום ניתוח פולשני נוסף להסרת הקוצב, הוא פשוט מתמוסס עם הזמן לתרכובת לא רעילה המכונה חומצה סיליקית. עם זאת, החוקרים אמרו שניתן לעצב את המכשירים כך שיחזיקו מעמד לתוחלת חיים רצויה שונה, בהתאם לכמה זמן הרצוי לגירוי הלב.

"התקדמות זו היא משנה משחק בטיפול בסינכרון מחדש של הלב", אמר נארוטושי היבינו, פרופסור לכירורגיה באוניברסיטת שיקגו לרפואה ומחבר שותף במחקר. "אנחנו בקצהו של גבול חדש שבו ביו-אלקטרוניקה יכולה להשתלב בצורה חלקה עם הפונקציות הטבעיות של הגוף."

שימוש קל

למרות שהניסויים הראשונים נערכו עם רקמת לב, הצוות אמר שהגישה יכולה לשמש גם לנוירומודולציה – גירוי עצבים בהפרעות תנועה כמו פרקינסון, למשל, או לטיפול בכאב כרוני או הפרעות אחרות. לי טבע את המונח 'פוטו-אלקטרוציוטיים' לתחום.

טיאן אמר שהיום שבו ניסו לראשונה את קוצב הלב בניסויים עם לבבות חזירים, הדומים מאוד לאלו של בני אדם, נשאר חי בזיכרונו. "אני זוכר את היום הזה כי זה עבד כבר בניסוי הראשון", אמר. "זה גם הישג מופלא וגם פרס על המאמצים הנרחבים שלנו".

שיטת סינון שפיתחה Li כדי למפות את התפוקה הפוטו-אלקטרוכימית של חומרים שונים המבוססים על סיליקון יכולה להיות שימושים גם במקומות אחרים, ציין טיאן, כמו בתחומים כמו טכנולוגיות סוללות חדשות, זרזים או תאים פוטו-וולטאיים.



קישור לכתבת המקור – 2024-02-21 23:03:35

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר