Northwestern ve George Washington (GW) üniversitelerindeki araştırmacılar, artık ihtiyaç duyulmadığında kaybolan kablosuz, pilsiz, tamamen implante edilebilir bir kalp atımı sağlayan ilk geçici kalp pilini geliştirdiler. Bu ince, esnek, hafif cihaz, kalp ameliyatından sonra veya kalıcı kalp pili beklerken geçici atım sağlayıcısına ihtiyacı olan hastalarda kullanılabilir. Kalp pilinin tüm bileşenleri biyolojik olarak uyumludur ve cerrahi olarak çıkarılmasına gerek kalmadan 5 ila 7 hafta süresince vücudun biyolojik sıvıları ile doğal olarak emilir. Bir dizi büyük ve küçük hayvan modelinde cihazın etkinliğini gösteren çalışma 28 Haziran'da Nature Biotechnology dergisinde yayınlanmıştır.
Cihaz, elektronik ödemeler için akıllı telefonlarda ve radyo frekans tanımlayıcılarında kullanılan teknolojinin aynısı olan yakın alan iletişim protokollerini kullanarak harici, uzak bir antenden kablosuz olarak enerji aldığından kablo, uzantı içeren hacimli pillere ve sert donanıma olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Enfeksiyon nedeni olabilen pil uzantıları aynı zamanda yara iyileşme dokusuyla sarıldığından çıkarılırken daha fazla hasara neden olabilir. Cihazın geliştirilmesine öncülük eden Northwestern'den John A. Rogers, "Kalbin içine veya yanına yerleştirilen donanım, enfeksiyon ve diğer komplikasyonlar için risk oluşturuyor" dedi. "Kablosuz, geçici kalp pillerimiz, cerrahi çıkarma gerektiren cilt içi elektrot tellerine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak geleneksel geçici cihazların temel dezavantajlarının üstesinden geliyor - böylece hasta bakımında daha düşük maliyetler ve daha iyi sonuçlar için potansiyel sunuyor. Bu olağandışı cihaz türü, geçici atım sağlayıcı teknolojinin geleceğinin temsilcisi olabilir. Northwestern Medicine'da kardiyolog ve çalışmanın eş-yöneticisi olan Dr. Rishi Arora, "Bazen hastalar, açık kalp ameliyatı, kalp krizi veya aşırı dozda ilaç aldıktan sonra sadece geçici olarak kalp pillerine ihtiyaç duyarlar" dedi ve ekledi "Hastanın kalbi stabilleştikten sonra kalp pilini çıkarabiliriz. Mevcut standart yaklaşıma göre üç ila yedi gün boyunca yerinde kalmak üzere yerleştirilen tellerin infekte olma ve yerlerinden çıkma potansiyeli vardır."
Çalışmayı Rogers ve Arora ile birlikte yöneten GW'den Igor Efimov, "Geçici elektronik platform tıp ve biyomedikal araştırmalarda tamamen yeni bir sayfa açıyor" dedi. "Bu teknolojinin temelindeki biyolojik olarak emilebilir malzemeler, hastalıkların ve tedavilerin ilerlemesini izlemek, elektriksel, farmakolojik, hücre tedavileri, gen yeniden programlama ve daha fazlasını sağlamak için bir dizi tanı koydurucu ve tedavi edici geçici cihaz oluşturmayı mümkün kılıyor."
Kısıtlayıcı, riskli uzantılardan kurtulmak
Şu anda, açık kalp ameliyatından sonra geçici bir kalp pili ayarlamak için, cerrahların ameliyat sırasında kalp kasına geçici kalp pili elektrotları dikmesi gerekmektedir. Bunlar, hastanın göğsünün önünden çıkan ve kalbin ritmini kontrol etmek için bir akım ileten harici bir atım sağlayıcı kutuya bağlanan elektrotlara sahiptir. Geçici kalp piline artık ihtiyaç kalmadığında, doktorlar kalp pili elektrotlarını çıkarır. Nadiren de olsa, kalbe yerleştirilen geçici kalp pillerinin potansiyel komplikasyonları arasında enfeksiyon, yerinden çıkma, yırtılmış veya hasar görmüş dokular, kanama ve kan pıhtıları bulunur.
Northwestern ve GW'nin geçici kalp pili ile cerrahlar ve hastalar bu potansiyel olarak riskli işlemden kaçınabilirler. Tamamen implante edilebilir cihaz 250 mikron kalınlığında, yarım gramdan daha hafif ve ince, yumuşak ve esnektir, bir elektriksel vuruyu iletmek için kalbin yüzeyine nazik bir şekilde yerleştirilen elektrotları içermektedir.
Arora, "İnfekte olup yerinden çıkabilen teller kullanmak yerine, bu uzantısız biyo-uyumlu kalp pilini yerleştirebiliriz.’’dedi. "Devreyi, doğrudan kalbin yüzeyine implante edip uzaktan etkinleştirebiliriz. Haftalar içinde, bu yeni kalp pili türü kendi kendine "çözünür" veya bozunur, böylece kalp pili elektrotlarının fiziksel olarak çıkarılması ihtiyacını ortadan kalkar. Bu, ameliyat sonrası hastalar için potansiyel olarak büyük bir zaferdir. "Daha fazla modifikasyonla, sonunda bu kalp pillerini bacak veya koldan bir damar yoluyla yerleştirmek mümkün olabilir" diye ekledi. "Bu durumda, kalp krizi geçirenlere veya kateter yoluyla aort kapak değiştirme gibi kateter tarzı işlemler uygulanan hastalara geçici atım sağlamak da mümkün olabilir."
Hasta konforunu ön planda tutmak
Araştırmaya katılmayan Northwestern Medicine kalp cerrahı Dr. Duc Thinh Pham, geçici bir kalp pilinin şüphesiz hastalarını daha rahat ettireceğini düşünüyor. Mevcut kalp pilleri ile hastalar elektrotlar takıldıktan sonra günlerce rahatsızlık hissederler. Ardından, uzantıların yerinden çıkmasını önlemek için hareketlerini sınırlamaları gerekir. Kariyeri boyunca 2.000'den fazla kalp ameliyatı gerçekleştiren Pham, "Bu geçici kalp pili harika" dedi. Cihaz, tıkanıklıklar veya aritmiler nedeniyle geçici atım sağlanmasına ihtiyaç duyan kalp ameliyatı sonrası hastaların birincil sorununu ele almanın yanı sıra, hasta konforu, özgürce hareket etme ve rehabilitasyon gibi ikincil sorunlarını da ele alıyor. Başarılı olursa, bu cihaz hastanın ameliyat sonrası dönemini büyük ölçüde iyileştirecektir.
Cihazın kaybolması
Bu, on yıldan fazla bir süredir geçici elektronikler üzerinde çalışan Rogers laboratuvarından biyo-çözünür elektronik tıbbın ikinci örneğidir. 2018'de Rogers ve meslektaşları, sinir yenilenmesini hızlandıran biyolojik olarak parçalanabilen bir implant olan dünyanın ilk biyolojik olarak emilebilir elektronik cihazını yaptı. Ekibin emilebilir dikişlere benzeyen biyolojik olarak emilebilir cihazları tamamen zararsızdır. Tamamen bozunduktan sonra, cihazlar vücudun doğal biyolojik süreçleri sırasında tamamen kaybolur.
Feinberg Kardiyoloji Profesörü Chester C. ve Deborah M. Cooley ve çalışmanın ortak yazarı Dr. Bradley Knight, "Daha iyi geçici kalp pillerine açıkça ihtiyaç var dedi. "Biyo emilebilir sinir stimülatörü hakkında ilk öğrendiğimde, bu teknolojiyi kalbi hızlandırmak için kullanma olasılığını araştırmak için Profesör Rogers ile temasa geçtiğimde biyolojik olarak emilebilir bir kalp pilinin küçük bir versiyonunu geliştirmek için Dr. Efimov ile çalışmaya başlamıştı bile. Daha sonra, insan ölçeğinde etkili olabilecek, biyolojik olarak emilebilir, uzantısız, kalp pilinin daha büyük bir versiyonunu geliştirmek için her iki ekiple birlikte çalıştık. Bu, mühendislik ve tıptaki uzmanlık arasında köprü kurarak Northwestern'de neler yaratabileceğimizin harika bir örneği."
Hastaya göre birkaç günden birkaç haftaya kadar herhangi bir zamanda geçici bir kalp pili gerekebilir. Rogers'ın ekibi, cihazdaki malzemelerin bileşimini ve kalınlığını değiştirerek, çözünmeden önce işlevsel kalacağı gün sayısını kesin olarak kontrol edebilir. Rogers, "Bu cihazları, klinik olarak gerekli olandan biraz daha uzun bir süre boyunca kararlı çalışmayı sağlamak için farklı türlerde güvenli, biyolojik olarak emilebilir malzemelerden ve optimize edilmiş yapılar olarak inşa ediyoruz." dedi. "Cihazları, geniş bir yaşam süresi yelpazesine uyarlayabiliriz. Genel olarak, geçici teknolojiler, bir gün çok çeşitli tıbbi durumlar için terapi veya tedavi sağlayabilir - bir anlamda mühendislik tıbbı biçimi olarak hizmet eder."
Yeon Sik Choi, Rose T. Yin, Anna Pfenniger, Jahyun Koo, Raudel Avila, K. Benjamin Lee, Sheena W. Chen,Geumbee Lee, Gang Li, Yun Qiao, Alejandro Murillo-Berlioz, Alexi Kiss, Shuling Han, Seung Min Lee,Chenhang Li, Zhaoqian Xie, Yu-Yu Chen, Amy Burrell, Beth Geist, Hyoyoung Jeong, Joohee Kim, Hong-JoonYoon, Anthony Banks, Seung-Kyun Kang, Zheng Jenny Zhang, Chad R. Haney, Alan Varteres Sahakian,David Johnson, Tatiana Efimova, Yonggang Huang, Gregory D. Trachiotis, Bradley P. Knight, Rishi K. Arora,Igor R. Efimov, John A. Rogers. Fully implantable and bioresorbable cardiac pacemakers without leadsor batteries. Nature Biotechnology, 2021; DOI: 10.1038/s41587-021-00948-x+ Tüm Referansları Göster