Ultrazvučni pacemaker neinvazivno stabilizira srce

Inženjeri američkog tehnološkog instituta MIT, razvili su neinvazivni pacemaker koji stimulira srce ultrazvukom. Dizajn bi jednog dana mogao pružiti alternativu tradicionalnim srčanim implantatima bez operacije.

Novi uređaj dizajniran je kao mala naljepnica koja se može nositi na prsima. Sitni pretvarači na naljepnici šalju ultrazvučne impulse kroz prsa kako bi stimulirali srce. Ultrazvučni valovi pokreću otvaranje određenih ionskih kanala u srčanim stanicama, učinak koji su istraživači pojačali genetskim inženjeringom. Kada se kanali otvore, propuštaju kalcij, koji signalizira srčanoj stanici da se stisne i kuca.

U laboratorijskim eksperimentima, istraživači su primijenili ultrazvučne valove na umjetno stvorene ljudske srčane stanice i otkrili da impulsi učinkovito održavaju zdrave kontrakcije stanica. Također su testirali ultrazvučnu naljepnicu na štakorima i otkrili da uređaj brzo, sigurno i neinvazivno ispravlja aritmije te vraća normalne, redovite srčane kontrakcije.

Tim je izradio prototip koji uključuje ultrazvučnu naljepnicu (veličine poštanske marke) i mali uređaj džepne veličine koji sadrži pripadajuće baterije i elektroniku. Ista grupa je prethodno demonstrirala dizajn naljepnice koja koristi  ultrazvuk za snimanje dubokih organa i tkiva. Sada planiraju kombinirati dva pristupa u jednu ultrazvučnu naljepnicu kako bi istovremeno pratili i regulirali aktivnost srca.

U svojoj novoj studiji primijenili su sonogenetiku, što je relativno novi pristup koji se temelji na optogenetici, tehnici koja uključuje genetsku manipulaciju određenih dijelova stanice kako bi reagirali na svjetlost. Slično tome, sonogenetika ima za cilj genetski inženjering stanica kako bi reagirale na zvuk, uključujući ultrazvuk.

U svom radu na razvoju ultrazvučnog pacemakera, tim je prvo nastojao povećati osjetljivost srčanih stanica na ultrazvuk putem sonogenetike. U laboratoriju su koristili standardne postupke za dobivanje srčanih stanica iz embrionalnih matičnih stanica, a zatim su stanicama uveli genetsku promjenu koja je povećala njihovu osjetljivost na ultrazvuk. Točnije, manipulacija je proizvela ionske kanale koji su se lakše otvarali kao odgovor na ultrazvuk. 

U eksperimentima sa sonogenetski modificiranim srčanim stanicama, istraživači su otkrili da kada su stanice izložili ultrazvuku, stanice kucaju sinkronizirano s valovima, za razliku od stanica koje nisu bile genetski manipulirane.

U eksperimentima sa štakorima, istraživači su im prvo kroz repove dali sonogenetsku otopinu za pojačavanje ultrazvuka. Zatim su im na prsa zalijepili minijaturnu verziju pacemakera. Kada su uključili naljepnice, primijetili su da ultrazvuk brzo regulira srca životinja.

Znanstveni rad istraživača MIT-a možete pronaći na ovoj poveznici.