无需电池自驱动心脏起搏器?心跳就是能量!

心脏起搏器作为一种较常见的植入于体内的电子治疗仪器,通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲,通过导线电极的传导,刺激电极所接触的心肌,使心脏激动和收缩,从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的。1958年第一台心脏起搏器植入人体以来,起搏器制造技术和工艺快速发展,功能日趋完善。在应用起搏器成功地治疗缓慢性心律失常、挽救了成千上万患者生命的同时,起搏器也开始应用到快速性心律失常及非心电性疾病,如预防阵发性房性快速心律失常、颈动脉窦晕厥、双室同步治疗药物难治性充血性心力衰竭等。

然而,目前心脏起搏器等植入式医疗器件,主要依靠电池供能,这些电池不仅笨重坚硬,而且寿命较短。

423日,据英国《自然·通讯》杂志发表的一项生物医学工程研究,中美科学家团队报告了一种无需电池、可以收集心跳产生的能量的装置,并以此给心脏起搏器供能。这一装置被植入成年猪体内后,还能纠正窦性心律不齐。但是,只在能量需求较低的小型动物和细胞模型上进行过展示。

此次,中国科学院北京纳米能源与系统研究所李舟、美国佐治亚理工学院王中林及其同事,合作开发了一种可植入式发电机,可以从心脏搏动中收集足够的能量,为商用起搏器供能。

这个能量收集器具有良好的生物相容性和机械耐久性,另配有一个电源管理单元和一个起搏器。研究团队在猪体内证实,他们的这个可植入系统不仅可以进行心脏起搏,还能纠正窦性心律不齐(一种心脏节律不规则),防止病情恶化——如窦性停搏和心室颤动,从而避免可能导致的死亡。

尽管这一系统还需在尺寸、效率和长期生物安全性方面做进一步优化才能最终用于人体,但每次心动周期所收集的能量,已经超过了人类心脏起搏所需要的能量。

研究人员认为,这一技术在组织工程、神经再生和干细胞分化这些领域或具有广泛的应用前景。

 

 

综合材料自医械世界-好医生医械世界、科技日报