Пејсмејкери који више никада не би морали да се мењају због истрошене батерије могли би да постану стварност захваљујући уређају који сам производи електричну енергију из откуцаја срца.
Истраживачи Универзитета Висконсин–Медисон развили су наногенератор довољно мали да стане у постојећи пејсмејкер без електрода, што би једног дана могло да омогући да један имплант траје током целог живота пацијента.
Тим, који је предводио постдокторанд Пенгфеј Чен под руководством професора Сјудонг Ванга, конструисао је уређај тако да може да се угради у Micra, малени пејсмејкер без електрода компаније Medtronic, који се поставља директно у срце, пише Јаху (Yahoo).
ПОВЕЗАНЕ ВЕСТИ
Како решити проблем батерије
Пејсмејкери без електрода уграђују се директно у срце и у односу на старије моделе, који се постављају испод коже грудног коша, омогућавају бржи опоравак и носе мањи ризик од одређених компликација. Њихов главни недостатак је, међутим, батерија.
Она заузима више од половине укупне величине и тежине уређаја, а обично траје између седам и десет година. Када се испразни, њено вађење из срца није једноставан захват. Лекари зато најчешће остављају стари пејсмејкер на месту и уграђују нови поред њега.
То је посебан проблем код млађих пацијената, који би током живота могли да прођу кроз више таквих процедура. Зато су истраживачи почели да траже начин да сам пејсмејкер производи енергију која му је потребна за рад, уместо да зависи од батерије ограниченог века трајања. Управо на том принципу заснован је нови наногенератор.
ЗАШТО ЈЕ БАТЕРИЈА ПРОБЛЕМ?
Пејсмејкер је мали медицински уређај који прати срчани ритам и, када је потребно, шаље електричне импулсе како би срце наставило да куца правилним темпом.
Код класичних пејсмејкера генератор се налази испод коже, док га са срцем повезују танке електроде. Код новијих пејсмејкера без електрода, цео уређај се поставља директно у срце.
Такав дизајн доноси предности, али отвара и питање трајања батерије. Када се она испразни, пацијенту је потребан нови уређај, што је посебно значајно за млађе људе којима би током живота могло бити потребно више замена.
Због тога истраживачи годинама траже начине да пејсмејкер производи сопствену енергију. Нови наногенератор заснован на покретима срца представља један од покушаја да се тај проблем реши.
ФОТО: Anwarul Kabir Photo/ShutterstockСтруја за пејсмејкер из сваког откуцаја
Истраживачи су зато направили посебне трибоелектричне осцилаторе који могу да стану изнад и испод електронског дела пејсмејкера, унутар његовог титанијумског кућишта.
Сваки осцилатор има пар електрода, од којих је једна страна обложена бакром, а друга флуорисаним полимерним материјалом. Када срце откуца, његово кретање притиска осцилаторе и приближава супротно наелектрисане површине. Када се оне поново раздвоје, настаје мала количина електричног набоја.
Та енергија може одмах да се искористи за рад пејсмејкера или да се привремено сачува у малом кондензатору.
Према речима Чена, један од највећих изазова био је пронаћи праву равнотежу између стабилности и флексибилности. Уређај мора да издржи милионе поновљених притисака, а да истовремено задржи прецизно механичко кретање. Истраживачи су зато постепено подешавали положај сваке жице и дебљину електродних плочица.
У лабораторијским условима наногенератор је производио 276,6 микровата по кубном центиметру, што је око десет пута више од резултата ранијих конструкција сличног типа. Та количина енергије била је довољна да самостално напаја пејсмејкер.
ПОВЕЗАНЕ ВЕСТИ
Истраживачи су прототип потом уградили у срце свиње и током месец дана пратили његов рад и подношљивост. Уређај је током читавог периода успешно обезбеђивао енергију за стимулацију срца, без додатних компликација у односу на оне које се могу јавити код класичних пејсмејкера на батерије.
Ипак, резултати у живом организму нису били потпуно исти као у лабораторији. Меко срчано ткиво пригушује кретање осцилатора више него чврста лабораторијска подлога, док се срце током откуцаја не креће једноставно у једном смеру. Његови сложени покрети и увртање разликују се од равномерног притиска који омогућава наногенератору да достигне максималну производњу енергије.
