Кардиостимуляторы и другие имплантируемые сердечные устройства, используемые для мониторинга и лечения аритмий и других сердечных заболеваний, как правило, имеют один из двух недостатков – они сделаны из жестких материалов, которые не могут двигаться, чтобы приспособиться к постоянно бьющемуся сердцу, или они сделаны из мягких материалов, которые способны собирать только ограниченное количество информации.
Исследователи во главе с инженером-механиком из Хьюстонского Университета (ХУ) сообщили в журнале Nature Electronics о пластыре, сделанном из полностью резиновой электроники, который можно поместить непосредственно на сердце, чтобы собирать электрофизиологическую активность, температуру, сердцебиение и другие показатели, и всё это одновременно.
Куньцзян Юй, Билл Д. Кук, адъюнкт — профессор машиностроения в Хьюстонском Университете и соответствующий автор статьи, рассказал, что устройство знаменует собой первый случай разработки биоэлектроники на основе полностью резиновых электронных материалов, совместимых с сердечной тканью, что позволяет устройству разрешить ограничения предыдущих сердечных имплантатов, которые в основном изготавливаются из жестких электронных материалов.
«Для людей, страдающих сердечной аритмией или сердечной недостаточностью, важно быстро определить проблему», — сказал Юй. «Это устройство способно сделать это.» Юй также является ведущим исследователем в Техасском Центре Сверхпроводимости в ХУ.
В дополнение к способности одновременно собирать информацию из нескольких мест на сердце – характеристика, известная как пространственно – временное отображение — устройство может аккумулировать энергию из сердцебиения, что позволяет ему работать без внешнего источника питания. Это позволяет ему не только отслеживать данные для диагностики и мониторинга, но и предлагать терапевтические преимущества, такие как электрическая стимуляция и термическая абляция, сообщили исследователи.
Юй является лидером в разработке полностью резиновой электроники с сенсорными и другими биологическими возможностями, в том числе для использования в роботизированных конечностях, коже и других устройствах. Эпикардиальный биоэлектронный пластырь строится на этом материале с механическими свойствами, которые имитируют сердечную ткань, позволяя более близкий интерфейс и снижая риск того, что имплантат может повредить сердечную мышцу.
«В отличие от биоэлектроники, основанной в основном на жестких материалах с механическими структурами, которые растягиваются на макроскопическом уровне, построение биоэлектроники из материалов с модулями, соответствующими модулям биологических тканей, предлагает перспективный путь к биоэлектронике следующего поколения и биосенсорам, которые не имеют жесткого/мягкого интерфейса для сердца и других органов», – пишут исследователи. «Наш резиновый эпикардиальный пластырь способен мультиплексировать ЭКГ-картирование, измерение напряжения и температуры, электрическую стимуляцию, тепловую абляцию и функции сбора энергии.»
Источник: University of Houston