Mówi: | prof. Bozhi Tian |
Firma: | Wydział Chemii, Uniwersytet Chicagowski |
Sterowany światłem rozrusznik pomoże pacjentom z niewydolnością serca. Urządzenie jest ultralekkie i biodegradowalne
Naukowcy z Chicago opracowali innowacyjny stymulator serca wykorzystujący do działania światło. Urządzenie, które działa podobnie jak ogniwa fotowoltaiczne, może być wszczepiane metodą małoinwazyjną, nie jest też wyposażone w elektrody i żadne ruchome elementy. Co ważne, w momencie gdy stymulacja mięśnia sercowego nie będzie już potrzebna, nie zajdzie konieczność przeprowadzania operacji usunięcia stymulatora. Jest on wykonany z biodegradowalnych materiałów, więc po pewnym czasie po prostu się rozpuści i zamieni w kwas krzemowy.
– Jest to rozrusznik tymczasowy. Nie służy on do długotrwałego użytku, lecz stanowi rozwiązanie przejściowe lub tymczasowe. W przypadku wielu problemów zdrowotnych, szczególnie po operacjach, pacjenci faktycznie potrzebują tymczasowych rozruszników serca, które pomogą regulować rytm serca przez krótki czas, na przykład około dwóch miesięcy. Dzięki naszemu biodegradowalnemu rozrusznikowi serca, nie trzeba będzie wykonywać dodatkowej operacji w celu usunięcia wyprowadzonego rozrusznika. Nasze urządzenie ulegnie naturalnej degradacji w organizmie. Takie rozwiązanie będzie więc bezpieczniejsze – informuje w wywiadzie dla agencji Newseria Innowacje prof. Bozhi Tian z Wydziału Chemii Uniwersytetu Chicagowskiego.
Urządzenie – w postaci elastycznej membrany – jest bezprzewodowe i zasilane światłem, a w dodatku ultralekkie i cieńsze niż grubość włosa. Stymulator nie jest wyposażony w żadne ruchome części. Można go wszczepić metodą minimalnie inwazyjną – za pomocą małej rurki. Do stymulacji serca wykorzystuje technologię podobną do tej, którą znamy z ogniw fotowoltaicznych. Zamiast baterii badacze wszczepiają obok maleńki światłowód, aby zapewnić zasilanie. Światłowód świeci według precyzyjnego wzoru, który membrana wychwytuje i zamienia na impulsy elektryczne.
– Używamy światła jako źródła energii i wykorzystujemy półprzewodniki jako przetworniki. Możemy stymulować komórki i tkanki na wielu obszarach, przy bardzo wysokiej rozdzielczości przestrzenno-czasowej. Zasadniczo chodzi o to, że mamy urządzenie półprzewodnikowe, które jest umieszczane w warunkach fizjologicznych. Następnie doprowadzamy źródło światła i możemy wytworzyć określoną moc elektryczną na powierzchni materiału półprzewodnikowego. Uzyskana w ten sposób moc elektryczna może wprowadzić co najmniej przejściowe zmiany w środowisku chemicznym w obrębie półprzewodnika – wyjaśnia naukowiec.
Przejściowe zmiany chemiczne, do jakich dochodzi wskutek działania urządzenia, mogą wywoływać określoną aktywność w komórkach serca – gromadzić i rozprowadzać moc elektryczną po całym sercu. Zastosowanie urządzenia nie musi się jednak ograniczać do stymulacji serca. Może być ono również wykorzystywane m.in. do neuromodulacji, z jaką mamy do czynienia np. przy głębokiej stymulacji mózgu w leczeniu choroby Parkinsona. W tradycyjnym ujęciu zarówno stymulator pracy serca, jak i stymulator mózgu wymagają przeprowadzenia operacji wszczepienia elektrod.
– Wadą tradycyjnej metody opartej na elektrodach jest jednak to, że po wszczepieniu nie można łatwo zmienić lokalizacji elektrod, chyba że wykona się kolejny zabieg chirurgiczny. To inwazyjne i może się wiązać z uszkodzeniem tkanek i narządów lub ogólnie z pogorszeniem stanu pacjenta – wskazuje prof. Bozhi Tian. – To korzyść, która wiąże się z właściwościami materiału. W naszym przypadku jest to krzem. Jest on niezwykle stabilny, kiedy zastosujemy go w dysku komputera. Jeśli jednak umieścimy go na powierzchni, w warunkach, w których spodziewamy się dużej ilości płynu biologicznego, może on ulec naturalnej degradacji. Krzem nazywamy materiałem biokompatybilnym, a jednocześnie biodegradowalnym.
Pracę serca można byłoby teoretycznie stymulować również metodą optogenetyczną. Polega ona na używaniu światła jako sygnału wejściowego, a dodatkowo wiąże się z modyfikacją genetyczną komórek i tkanek. Sprawdza się dobrze podczas testów na małych zwierzętach, takich jak szczury. Przełożenie jej na model ludzki wywoływałoby jednak wątpliwości natury nie tylko technicznej, ale przede wszystkim etycznej.
– Nasze podejście polega na braku fotostymulacji genetycznej. Łączy ono w sobie zalety tradycyjnego stymulatora serca, który nie jest genetyczny, i zalety optogenetyki, która wykorzystuje światło. Wykorzystujemy zatem pozytywne aspekty dwóch tradycyjnych metod. Opracowaliśmy nową metodę i mamy nadzieję, że będzie można ją zastosować również w warunkach klinicznych. Korzyść jest więc taka, że zasadniczo możemy użyć światła, aby uzyskać dowolny dostęp lub mieć kontrolę nad stymulowanym pacjentem – wskazuje naukowiec.
Zespół badawczy, który opracował rozwiązanie, planuje intensyfikację prac nad jego komercjalizacją. Zajmie się tym założony przez twórców start-up. Jak podkreśla naukowiec, urządzenie może się pojawić na rynku w ciągu 10 lat.
Z danych Narodowego Instytutu Kardiologii wynika, że w Polsce rocznie wszczepia się około 30 tys. stymulatorów serca. Niemal pół miliona Polaków żyje z takim urządzeniem, najczęściej rozrusznikiem serca. Mamy jeden z najwyższych w Europie wskaźników takich urządzeń w populacji.
Czytaj także
- 2025-01-21: Ministerstwo Finansów chce objąć akcyzą wkłady do e-papierosów. Eksperci prognozują upadek polskich producentów i wzrost szarej strefy
- 2024-12-27: Dwa konkursy w Agencji Badań Medycznych w 2025 roku. Do wzięcia 275 mln zł
- 2024-12-10: 95 proc. urządzeń do wapowania ma zniknąć z rynku. Tysiąc firm w Polsce będzie się musiało przebranżowić
- 2025-01-07: Polska potrzebuje centralnego systemu dokumentacji medycznej. Jest niezbędny w wypadku sytuacji kryzysowych
- 2025-01-16: Doświadczenia Ukrainy są cenną lekcją dla polskich medyków. Pomagają się przygotować na potencjalny konflikt
- 2024-10-17: Sztuczna inteligencja coraz mocniej wchodzi w medycynę. Potrzebna wielka baza danych pacjentów
- 2024-10-02: Polacy na bakier z higieną cyfrową. To przekłada się na zdrowie fizyczne i psychiczne, szczególnie młodych
- 2024-10-31: Medycyna stylu życia zyskuje na znaczeniu. Może zapobiegać przewlekłym chorobom serca i nowotworom
- 2024-10-01: Pozytywne doświadczenia w podróży mogą poprawić kondycję fizyczną i psychiczną. Naukowcy zbadali to za pomocą teorii fizyki
- 2024-11-04: M. Klajda (Miss Polonia 2024): Medycyna estetyczna to forma leczenia kompleksów. Każdy powinien sam zadecydować o ingerencji w swój wygląd
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Handel
Ministerstwo Finansów chce objąć akcyzą wkłady do e-papierosów. Eksperci prognozują upadek polskich producentów i wzrost szarej strefy
Projekt nowelizacji ustawy o podatku akcyzowym przewiduje objęcie podatkiem akcyzowym nowych kategorii wyrobów, w tym wielorazowych papierosów elektronicznych czy podgrzewaczy tytoniu. W tym pierwszym przypadku ustawodawca chce opodatkować nie tylko samo urządzenie, ale także POD, czyli wkład do niego. Organizacje przedsiębiorców i plantatorów tytoniu ostrzegają, że to prowadziłoby do sytuacji, w której jeden produkt byłby opodatkowany dwu-, a nawet trzykrotnie, z negatywnymi skutkami dla obrotu gospodarczego w Polsce.
Polityka
Przyszłość relacji transatlantyckich wśród głównych tematów posiedzenia PE. Europa jest gotowa do współpracy
Na pierwszej w tym roku sesji Parlamentu Europejskiego europosłowie będą debatować nad przyszłością relacji na linii UE–USA. Przewodnicząca PE Roberta Metsola podczas otwarcia sesji podkreśliła, że obecne realia polityczne będą wymagały odnowionego sojuszu transatlantyckiego, a Europa jest gotowa do współpracy z administracją 47. prezydenta Stanów Zjednoczonych. Donald Trump w swoim przemówieniu po zaprzysiężeniu zapowiedział wysiłki na rzecz kończenia wojen i wprowadzania pokoju na świecie.
Handel
W tym roku import cementu z Ukrainy może przekroczyć milion ton. To oznacza problemy polskich producentów
Polscy producenci cementu obawiają się silnej konkurencji z Ukrainy. W ubiegłym roku import tego surowca zza wschodniej granicy wyniósł ok. 600–700 tys. t, prawie dwa razy więcej niż rok wcześniej. W kolejnych miesiącach dynamika może jeszcze przyspieszyć, dlatego sektor apeluje o kontyngenty ilościowe lub inny rodzaj wsparcia ze strony UE. Bez tego trudno będzie mu rywalizować z producentami z Ukrainy i innych państw, które nie muszą spełniać klimatycznych wymogów UE.
Partner serwisu
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.