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4月2日,《自然》雜志發布了一項或許可以改變心臟病治療史的重大好消息,多位華裔教授聯合美國西北大學約翰·羅格斯團隊發布了一個只有毫米級的、可降解的心臟起搏器。
這個技術不僅讓“米粒拯救心臟”成為現實,也預示著我們未來的醫療將進入到一種“無創、智能、自愈”的新紀元。
過去大家可能都聽過,傳統的起搏器不夠友好,限制重重,植入需要切開胸腔或者穿刺血管,造成較大的創口,還可能會帶來異物排斥、長期的電池依賴等一系列的問題。也不適合于兒童或血管脆弱的患者。
而剛剛公布的這種新型微光電裝置,只有1.8毫米長。大家想一想,差不多比米粒更加的纖細,不僅集成了自供電與無線電光控機制,具備臨時心臟起搏器的功能,還能應用在神經與骨骼再生、傷口愈合以及緩解疼痛等多種電療場景。
更難能可貴的是,它通過注射器便可以直達心臟,完成任務以后還會自動溶解,生物相容性很好。消散于人體內,也避免了為取出裝置而進行的二次手術,進一步降低了這類裝置的使用風險。
總結一下,這個革命性技術有三個優勢:
第一個,傳統起搏器的“阿喀琉斯之踵”是對電池的依賴,這次創新是做到了把微電池光電傳感器,和生物組織有機結合,達到了能源自洽。
具體來講它是把電極和體液發生了化學反應,直接生成了電能,相當于我們把心臟變成了一座微型的“發電站”,電極就是正負極,體液就是天然的電解液,實現了一個能量的閉環,不用外在電源了。
第二點就是它集成了這種微型的光控開關,用850納米的波長,這是一個近紅外的波長,來遠程無線去控制起搏器,來實現精準的心率控制。
光源的話只需要把它放到心臟上面的皮膚表面,便可以控制,離它還有6厘米深度的植入的體內起搏器的工作。
這個過程中華裔教授歐陽偉博士,設計了一個智能皮膚貼片,非常巧妙,還能夠實時監測心電圖,一旦異常就立即發射光信號,激活起搏器,從而實現了這個系統的自主閉環控制。
第三點就是極致緊湊,還有非常優秀的生物可降解結構。
它選用了像鎂鋅這一類的人體本來就有的可吸收金屬,配合了三氧化鉬陰極,周圍的心臟的,剛才講到了這些組織,包括溶液充當電解質,形成了一個原電池。
《道德經》中說“大制不割”,這個智慧就是不用過分去干預。這其實就是一種最高明的醫療干預的方法,如春風化雨一樣沒有痕跡。
研究團隊在小鼠、大鼠、豬、狗、人(人是體外)心臟模型當中,都完成了可控制的起搏工作,而它跟TAVR心臟瓣膜結合的時候,就相當于給心臟裝上了“智能安全帶”,既能預防術后的傳導障礙,還能夠實時調節心律。
這種同位起搏技術對治療心力衰竭,應該說是有里程碑的意義的。這個創新推動了心血管疾病植入器械的發展,也為未來我們做這種可植入的器件組織穿透無線控制方向。
重復一遍,“無創、智能、自主供能”的植入設備模式,為精準醫療帶來了全新的可能。不難想象未來的兒科,包括再生醫學、腦科學都將有一輪新的革命,當材料科學遇到了光電技術,當微納制造能夠結合生物相容性,人類可能終將實現納米機器人既強大、又好像對你來講是完全無感的愿望。
這個技術預計在兩三年內會啟動人體植入的研究,我們希望有一天長壽時代到了,我們去治療心臟就像今天打一個吊瓶這樣容易。
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