芝加哥大學(xué)中國科學(xué)家發(fā)明了一種由光控制的超薄、微創(chuàng)心臟起搏器
2月21日在《自然》雜志上發(fā)表了一篇以李鵬舉（音譯）為一作的文章，該文章揭示了一種通過光刺激產(chǎn)生電荷的方式來達(dá)到心臟起搏的器械，該新型心臟起搏器具有無導(dǎo)線、極輕便等特點，目前正在與孵化機構(gòu)洽談產(chǎn)品落地及商業(yè)化，有望繼雅培和美敦力無導(dǎo)線起搏器之后帶來起搏器的革命。
這是一種什么樣的產(chǎn)品
芝加哥大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)的這種由光能驅(qū)動的無線設(shè)備，可植入體內(nèi)以調(diào)節(jié)心血管或神經(jīng)活動。比人類頭發(fā)還要薄的薄膜可以通過微創(chuàng)手術(shù)放置在心臟上，并且不含任何運動部件。
最終的設(shè)計由兩層P型硅單晶材料組成，光照射后產(chǎn)生電荷。頂層有許多微小的孔洞，即所謂的納米孔隙，可以提高電性能并集中電力，而不會使其擴(kuò)散。電荷集聚到一定程度之后放電并形成電脈沖，從而讓心臟同步起搏。
這種極薄而靈活的薄膜由特殊工程薄膜制成，僅有一微米薄——比最細(xì)的人類頭發(fā)細(xì)約100倍——面積幾平方厘米，僅有五十分之一克重，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于當(dāng)前最先進(jìn)的心臟起搏器，目前傳統(tǒng)心臟起搏器重量至少五克以上
這種薄膜狀心臟起搏器與光纖一起可以通過類似腹腔鏡手術(shù)的專用器械穿過一個微小的切口，夾持后放置在心臟上。
該論文進(jìn)一步闡釋在豬心上的實驗，論文的第一作者李鵬舉表示，“早期實驗非常成功，我們對這項轉(zhuǎn)化技術(shù)的未來充滿希望，”
“一個新的領(lǐng)域”
田博志(音譯)教授的實驗室多年來一直在研發(fā)能夠利用類似太陽能電池的技術(shù)來刺激身體的設(shè)備。光伏技術(shù)在這方面非常有吸引力，因為它們沒有運動部件或容易故障的電線，尤其在像心臟這樣的敏感組織中非常有用。研究人員只需植入一根微小的光纖，而不是電池，即可提供能量。
但為了獲得最佳效果，科學(xué)家們必須調(diào)整系統(tǒng)，使其適用于生物用途，而不是通常太陽能電池的設(shè)計方式。
李博解釋說：“在太陽能電池中，您希望盡可能多地收集陽光并將能量沿著電池傳遞，無論面板的哪個部分被擊中。但對于這個應(yīng)用，您希望能夠在一個非常局部的區(qū)域照亮光，并僅激活該區(qū)域。”
例如，一種常見的心臟療法被稱為心臟復(fù)同步療法，通過精確計時的電荷使心臟的不同部分重新同步。在當(dāng)前療法中，這是通過電線實現(xiàn)的，而電線可能會引發(fā)自身并發(fā)癥。
商業(yè)化進(jìn)度
這個研究小組正在與芝加哥大學(xué)波爾斯基創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新中心共同推進(jìn)產(chǎn)品的商業(yè)化，
芝加哥大學(xué)波爾斯基創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新中心
芝加哥大學(xué)波爾斯基創(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新中心（Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation），簡稱波爾斯基中心，是芝加哥大學(xué)社區(qū)內(nèi)培育創(chuàng)新和支持有志創(chuàng)業(yè)者的樞紐，該中心成立于2000年，原名芝加哥大學(xué)創(chuàng)業(yè)中心，目前位于芝加哥大學(xué)主校區(qū)內(nèi)，面積超過10萬平方英尺。波爾斯基中心曾被《Inc.》雜志評為美國最佳大學(xué)創(chuàng)業(yè)中心之一。
Li P, Zhang J, Hayashi H, Yue J, Li W, Yang C, Sun C, Shi J, Huberman-Shlaes J, Hibino N, Tian B. Monolithic silicon for high spatiotemporal translational photostimulation. Nature. 2024 Feb 21. doi: 10.1038/s41586-024-07016-9. Epub ahead of print. PMID: 38383782.
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