Репортаж от Wedoany，Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Университета Южной Калифорнии (USC) совместно разработали новое носимое устройство в виде пластыря, которое использует ультразвук для неинвазивной кардиостимуляции.
Традиционные имплантируемые кардиостимуляторы, хотя и спасли миллионы жизней (около 3 миллионов взрослых американцев используют их), по-прежнему сопряжены с рисками как инвазивные имплантаты. Мечта этого исследования — добиться неинвазивной стимуляции сердца с помощью ультразвука. Новое устройство представляет собой небольшой пластырь, который крепится на груди. Микроскопические преобразователи на пластыре посылают ультразвуковые импульсы через грудную клетку. Эти ультразвуковые волны активируют генетически модифицированные ионные каналы в клетках сердца, позволяя ионам кальция поступать внутрь, что дает клеткам сердца сигнал сокращаться и биться.
Исследователи применили метод соногенетики для усиления воздействия ультразвука на сердце. Этот метод основан на принципах оптогенетики и использует генетические модификации, чтобы заставить клетки реагировать на звук, включая ультразвук. В лаборатории они дифференцировали клетки сердца из эмбриональных стволовых клеток и генетически модифицировали их для повышения чувствительности к ультразвуку. Эксперименты показали, что генетически модифицированные клетки сердца при воздействии ультразвука начинали биться синхронно со звуковыми волнами, тогда как немодифицированные клетки такой реакции не проявляли.
В экспериментах на крысах исследователи вводили раствор для усиления соногенетического ультразвукового эффекта через хвост животного, а затем прикрепляли миниатюрный кардиостимулятор к груди крысы. При включении пластыря ультразвук быстро регулировал частоту сердечных сокращений животных. У особей с замедленным или нерегулярным сердцебиением восстанавливалось нормальное, ритмичное сокращение сердца. Исследовательская группа считает, что этот шаг в клинической практике может быть реализован в форме генной терапии, что позволит создать неинвазивный кардиостимулятор.
Созданный командой прототип включает ультразвуковой пластырь размером примерно с почтовую марку и небольшое карманное устройство с батареей и электронными компонентами. Клейкая часть пластыря изготовлена из гидрогелевого материала, который надежно прикрепляется к коже и позволяет ультразвуку проходить без ослабления. Ранее эта же команда демонстрировала конструкцию пластыря для визуализации глубоких органов и тканей с помощью ультразвука. Теперь они планируют объединить оба метода в одном ультразвуковом пластыре для одновременного мониторинга и регулирования сердечной деятельности. Профессор Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao) отметил, что однажды люди смогут наклеивать пластыри на разные участки тела для долгосрочной визуализации, мониторинга и замкнутой терапевтической стимуляции.
Результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering. Соавторами со стороны MIT являются первый автор Чэнь Гун (Chen Gong), а также Жунцзэ Ли (Runze Li), Вон Джун Сон (Won Jun Song), бывший постдок Гэнси Лу (Gengxi Lu), Шуцун Ли (Shucong Li) и Сяочуань Лю (Hsiao-Chuan Liu). Другие соавторы представляют Гарвардский университет (Harvard University), Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (University of California at Los Angeles) и несколько исследовательских групп из Университета Южной Калифорнии (USC). Исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения США (National Institutes of Health), Национальным научным фондом США (National Science Foundation) и другими организациями.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
