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美國西北大學(xué)和華盛頓大學(xué)關(guān)于可溶解在體內(nèi)的心臟起搏器的研究和討論，由生物可吸收組件制成的無線、無電池、完全植入式起搏器可能代表臨時起搏技術(shù)的未來。

柔性、可溶解的電子元件可很快為臨時起搏器配戴者鋪平道路，以避免與外科手術(shù)相關(guān)的風(fēng)險（從初次植入到治療結(jié)束后器械取出）。

西北大學(xué)和喬治華盛頓大學(xué)已經(jīng)開發(fā)出了他們所宣稱的首個瞬時起搏器，不僅無線、無電池、可完全植入，而且當(dāng)不再需要時也會消失。其生物相容性組件可在5-7周內(nèi)自然吸收進入體內(nèi)，無需進行手術(shù)取出。

6月28日，發(fā)表在《Nature Biotechnology》上的一項研究中，研究人員通過一系列大小動物模型證明了該器械的功效。他們指出了對非傳統(tǒng)臨時起搏器技術(shù)的一些關(guān)鍵需求，這種技術(shù)可以提供所需的電療法，同時解決相關(guān)的生理并發(fā)癥。

Northwestern Engineering的John A. Rogers領(lǐng)導(dǎo)了該器械的開發(fā)。

Rogers在一份新聞稿中表示：“放置在心臟內(nèi)或心臟附近的硬件有感染和產(chǎn)生其他并發(fā)癥的風(fēng)險。”“我們的無線瞬時起搏器通過消除經(jīng)皮電極導(dǎo)線用于外科拔除術(shù)的需要，克服了傳統(tǒng)臨時器械的關(guān)鍵缺點——從而可能降低成本和改善患者治療結(jié)果。這種不尋常的器械類型可能代表了臨時起搏技術(shù)的未來。”

醫(yī)療機構(gòu)目前使用臨時起搏器器械作為永久起搏治療的橋梁-或在心臟手術(shù)后臨時使用。對于心臟直視手術(shù)后的臨時起搏，外科醫(yī)生將臨時起搏器電極縫合到心肌上。這些電極具有從患者胸部前部引出的導(dǎo)線，并與輸出電流以控制心律的外部發(fā)生器相連。

這種硬件具有相當(dāng)大的并發(fā)癥風(fēng)險，包括可能在起搏電極導(dǎo)線上形成生物膜的細(xì)菌感染。由于器械未完全植入，當(dāng)照護或移動患者時，外部電源和控制系統(tǒng)可能會意外移位。取出后可能發(fā)生其他并發(fā)癥，包括心肌撕裂和穿孔，如果起搏電極導(dǎo)線被包裹在電極-心肌界面的纖維化組織中，則可能發(fā)生這些情況。

瞬時起搏器避免了感染、脫位、組織撕裂或損傷、出血和血凝塊的風(fēng)險。它又輕又薄，重量不到半克，厚度為250微米。柔軟且靈活的器械封裝電極，電極輕輕層壓在心臟表面，以輸送電脈沖，而非使用導(dǎo)絲。研究人員表示，這種方法可以作為新一代術(shù)后臨時起搏技術(shù)的基礎(chǔ)。

擁有電子材料科學(xué)背景的Rogers表示，這個想法是由需求和能力的雙向融合而來的——電子元件能溶解在水中的，以減少固體廢物，臨時植入物可提供一些感知和治療功能，之后可自然消失。

Rogers告訴我們：“多年來，我們一直在探索它，從指數(shù)學(xué)術(shù)角度出發(fā)，著眼于醫(yī)學(xué)機會，試圖建立一個材料工具箱……”

在過去幾年中，臨床醫(yī)生與Rogers和他的團隊接洽，并尋求幫助。這就瞬時起搏器出現(xiàn)的原因。

Rogers說：“這不是我們提出的想法，而是我們對臨床需求的回應(yīng)，并利用我們隨著時間的推移發(fā)展起來的獨特技術(shù)能力。”“是市中心的介入心內(nèi)科醫(yī)生向我們伸出了援助之手。”

用于制造瞬時起搏器的技術(shù)可以追溯到兩年半以前，Rogers稱他們已經(jīng)研究了一段時間。首先是與美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的一些人進行交談，因為軍事部門需要敏感的專用電子設(shè)備，如果這些設(shè)備落入壞人手中，這些物品將會溶解。

Rogers說：“這引起了我們的思考，我認(rèn)為我們的轉(zhuǎn)折點是確定了一種我們可以使用的半導(dǎo)體材料。”

就在那時，他說他們偶然發(fā)現(xiàn)了材料化學(xué)中不被重視的用品——硅膠。根據(jù)Rogers所言，硅膠本身是水溶性的，溶解速度很慢，如果在水中放置超過兩到三周，它就消失了。

他說：“對我們來說，這是一個令人振奮的時刻。”

Rogers和他的團隊能夠使用非常薄的硅膠——極少量——但仍然足以制造晶體管和二極管以及功能性電子元件。隨后，有很多臨床醫(yī)生對各種使用案例產(chǎn)生了興趣。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這些器械有助于在小鼠、大鼠、兔子、犬和人類心臟模型的各種大小的心臟中提供有效的起搏，其“具有由無線能量傳輸供能的量身定制的幾何形狀和操作時間尺度”。

喬治華盛頓大學(xué)的Igor Efimov與Rogers和Northwestern Medicine的心臟病專家Dr. Rishi Arora共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。

Efimov在一份新聞稿中表示“瞬時電子學(xué)平臺開啟了醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究的全新篇章。”“該技術(shù)基礎(chǔ)上的生物可吸收材料使我們有可能制造一系列診斷和治療瞬時器械，用于監(jiān)測疾病和治療的進展，提供電學(xué)、藥理學(xué)、細(xì)胞治療、基因重編程等。”

瞬時起搏器并非Rogers實驗室的首個生物可吸收醫(yī)療器械，Rogers實驗室已對瞬時電子器件進行了十多年的研究。三年前，他們宣布開發(fā)出一種可植入的、可生物降解的無線設(shè)備，可加快神經(jīng)再生，改善受損神經(jīng)的愈合。