譯者：Tracey (Wechat ID: kk371595788)

瞬態(tài)起搏器在 35 天及以后的過程中慢慢溶解

這種輕薄、靈活、輕便的設(shè)備可用于在心臟手術(shù)后或等待永久性起搏器時(shí)需要臨時(shí)起搏的患者。起搏器的組件都是具生物相容性，在5 到 7 周內(nèi)自然降解并吸收到身體的生物流體中，無需手術(shù)取出。

該設(shè)備具有和智能手機(jī)的電子支付及RFID 標(biāo)簽的相同的技術(shù)-即使用近場(chǎng)通信協(xié)議從外部遠(yuǎn)程天線無線收集能量。這避免了使用笨重的電池和剛性硬件，包括電線（或引線）。引線不僅會(huì)引起感染，它們還會(huì)被疤痕組織包裹，移除后會(huì)造成進(jìn)一步的損傷。

該研究于 6 月 28 日發(fā)表在《自然生物技術(shù)》雜志。該論文通過一系列大型和小型動(dòng)物模型很好地闡釋了瞬時(shí)起搏器的功效。

“放置在心臟內(nèi)或心臟附近的硬件會(huì)造成感染及帶來其他并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，”西北大學(xué)的約翰 A.羅杰斯表示，他負(fù)責(zé)該設(shè)備開發(fā)。?“我們的無線瞬時(shí)起搏器通過消除外科提取手術(shù)對(duì)經(jīng)皮導(dǎo)線的需求，克服了傳統(tǒng)臨時(shí)設(shè)備的主要缺點(diǎn)——從而提供了降低成本和改善患者護(hù)理結(jié)果的潛力。這種創(chuàng)新性設(shè)備代表了臨時(shí)起搏技術(shù)的進(jìn)步?！?/span>

“有時(shí)患者可能只需要在心臟直視手術(shù)、心臟病發(fā)作或藥物過量之后暫時(shí)使用起搏器，在患者的心臟穩(wěn)定后，我們可以移除起搏器。目前的護(hù)理基本是插入一根電線，該電線可以保持三到七天。這存在被感染或移位的可能。”共同領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的西北醫(yī)學(xué)心臟病專家 Rishi Arora 博士說道。

“瞬時(shí)電子平臺(tái)開啟了醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究的全新篇章，”據(jù)GW 的 Igor Efimov透露，他與 Rogers 和 Arora 共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，“這項(xiàng)技術(shù)的生物基礎(chǔ)是可吸收材料，它能夠創(chuàng)建一整套診斷和治療瞬時(shí)設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)疾病和治療的進(jìn)展，提供電、藥理學(xué)、細(xì)胞治療、基因重編程等。”

Rogers：麥考密克工程學(xué)院和范伯格醫(yī)學(xué)院材料科學(xué)與工程、生物醫(yī)學(xué)工程和神經(jīng)外科的 教授，也是 Querrey Simpson 生物電子學(xué)研究所的主任。??

Arora ：Feinberg 的醫(yī)學(xué)教授和心律失常研究中心的聯(lián)合主任。?

Efimov ：GW 的 Alisann 和 Terry Collins 生物醫(yī)學(xué)工程教授。

目前，為了在心臟直視手術(shù)后安裝臨時(shí)起搏器，外科醫(yī)生必須在手術(shù)期間在心肌上縫制臨時(shí)起搏器電極。?這些導(dǎo)線從患者胸前部引出，連接到外部起搏箱，它提供電流以控制心臟節(jié)律。

當(dāng)不再需要臨時(shí)起搏器時(shí)，醫(yī)生會(huì)移除起搏器電極。雖然幾率較低，但植入的臨時(shí)起搏器存在并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，包括感染、移位、組織撕裂或損壞、出血和血栓。

借助 Northwestern 和 GW 的瞬時(shí)起搏器，外科醫(yī)生和患者可以規(guī)避這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。完全可植入的設(shè)備輕而薄——250 微米厚，重量不到半克。柔軟而有彈性，它封裝了電極，柔軟底壓在心臟表面，來傳遞電脈沖。

“我們應(yīng)該植入這種無引線的生物相容性起搏器，而不是使用村子被感染和脫落可能的電線，”阿羅拉說道。?“該電路直接植入心臟表面，我們可以遠(yuǎn)程激活它。在數(shù)周內(nèi)，這種新型起搏器會(huì)自行‘溶解’或降解，從而無需物理移除起搏器 電極。這對(duì)術(shù)后患者來說可能是一個(gè)重大的進(jìn)步。

“通過不斷改善，未來也有可能在腿部或手臂的靜脈植入這種生物可溶性起搏器，”他補(bǔ)充道。?“在這種情況下，也可能為心臟病發(fā)作的患者或接受導(dǎo)管手術(shù)的患者提供臨時(shí)起搏，例如經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)。”

以患者舒適度為先決條件

Northwestern Medicine 心臟外科醫(yī)生 Duc Thinh Pham 博士沒有參與這項(xiàng)研究，但他卻認(rèn)為瞬時(shí)起搏器無疑會(huì)讓他的病人擁有更舒適的體驗(yàn)。使用傳統(tǒng)起搏器，患者在插入導(dǎo)線后的幾天內(nèi)通常會(huì)感到不適。因此，為防止導(dǎo)線脫落，他們必須限制他們的運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)。

“這個(gè)瞬態(tài)時(shí)搏器非常棒，”Pham 說道，他擁有2000 多次心臟手術(shù)的經(jīng)驗(yàn)。?“除了解決心臟手術(shù)后患者偶爾因阻塞或心律失常需要臨時(shí)起搏的主要問題外，順勢(shì)起搏器還解決了患者舒適度、自由移動(dòng)和康復(fù)能力等其他問題。如果成功，該設(shè)備將大大改善病人的術(shù)后過程。”

溶解/降解

這是來自 Rogers 實(shí)驗(yàn)室的生物可吸收電子醫(yī)學(xué)的第二個(gè)案例，該實(shí)驗(yàn)室早已擁有十年之久的瞬時(shí)電子學(xué)研究。2018 年，Rogers 和他的同事展示了世界上第一個(gè)生物可吸收電子設(shè)備——一種可加速神經(jīng)再生的可生物降解植入物。該團(tuán)隊(duì)的生物可吸收裝置是完全無害的——類似于可吸收縫線。完全降解后，這些設(shè)備會(huì)通過人體的自然生物過程完全消失。

Feinberg 的 Chester C. 和 Deborah M. Cooley 心臟病學(xué)杰出教授 Bradley Knight 博士（該研究的合著者）闡明，“毫無疑問，好的臨時(shí)心臟起搏器的需求一直存在，” ?“當(dāng)我第一次了解生物可吸收神經(jīng)刺激器時(shí)，我聯(lián)系了 Rogers 教授，并共同探討了使用這項(xiàng)技術(shù)來為心臟起搏的可能性。他已經(jīng)開始與 Efimov 博士合作開發(fā)一個(gè)小型版本的生物可吸收起搏器作為證明概念。然后我們與兩個(gè)團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)了一個(gè)更大版本的生物可吸收、無引線、心臟起搏器，效果顯著。這是一個(gè)很好的例子，這說明我們可以在西北大學(xué)通過將工程和醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)結(jié)合起來創(chuàng)造出我們所需要的?！?/span>

根據(jù)患者的不同，可能需要幾天到幾周不等的臨時(shí)起搏器。通過改變?cè)O(shè)備中材料的成分和厚度，Rogers團(tuán)隊(duì)可以精準(zhǔn)地控制溶解/降解天數(shù)。

Rogers說：“這些設(shè)備均采用不同類型的安全性生物可吸收材料和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)來制造，以確保能夠在臨床需要以外更長的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定?！??“我們可以根據(jù)相關(guān)生命周期定制設(shè)備?？偟膩碚f，我們堅(jiān)信有朝一日，從某種意義上說，瞬時(shí)技術(shù)可以作為一種工程醫(yī)學(xué)形式，為各種醫(yī)療狀況提供治療或治療?！?/span>

論文“無需引線或電池的完全植入式和生物可吸收心臟起搏器”得到 Leducq 基金會(huì)（RHYTHM 獎(jiǎng)）、美國國立衛(wèi)生研究院（獎(jiǎng)號(hào) R01-HL141470、R01-HL140061 和 R01-HL125881）、美國心臟 協(xié)會(huì)（獎(jiǎng)號(hào) 19PRE34380781，AF SFRN）、國家科學(xué)基金會(huì)（獎(jiǎng)號(hào) 1842165）和福特基金會(huì)。該論文的共同第一作者是 Yeon Sik Choi、Rose Yin、Anna Pfenniger 和 Jahyun Koo。