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4月2日,《自然》杂志发布了一项或许可以改变心脏病治疗史的重大好消息,多位华裔教授联合美国西北大学约翰·罗格斯团队发布了一个只有毫米级的、可降解的心脏起搏器。
这个技术不仅让“米粒拯救心脏”成为现实,也预示着我们未来的医疗将进入到一种“无创、智能、自愈”的新纪元。
过去大家可能都听过,传统的起搏器不够友好,限制重重,植入需要切开胸腔或者穿刺血管,造成较大的创口,还可能会带来异物排斥、长期的电池依赖等一系列的问题。也不适合于儿童或血管脆弱的患者。
而刚刚公布的这种新型微光电装置,只有1.8毫米长。大家想一想,差不多比米粒更加的纤细,不仅集成了自供电与无线电光控机制,具备临时心脏起搏器的功能,还能应用在神经与骨骼再生、伤口愈合以及缓解疼痛等多种电疗场景。
更难能可贵的是,它通过注射器便可以直达心脏,完成任务以后还会自动溶解,生物相容性很好。消散于人体内,也避免了为取出装置而进行的二次手术,进一步降低了这类装置的使用风险。
总结一下,这个革命性技术有三个优势:
第一个,传统起搏器的“阿喀琉斯之踵”是对电池的依赖,这次创新是做到了把微电池光电传感器,和生物组织有机结合,达到了能源自洽。
具体来讲它是把电极和体液发生了化学反应,直接生成了电能,相当于我们把心脏变成了一座微型的“发电站”,电极就是正负极,体液就是天然的电解液,实现了一个能量的闭环,不用外在电源了。
第二点就是它集成了这种微型的光控开关,用850纳米的波长,这是一个近红外的波长,来远程无线去控制起搏器,来实现精准的心率控制。
光源的话只需要把它放到心脏上面的皮肤表面,便可以控制,离它还有6厘米深度的植入的体内起搏器的工作。
这个过程中华裔教授欧阳伟博士,设计了一个智能皮肤贴片,非常巧妙,还能够实时监测心电图,一旦异常就立即发射光信号,激活起搏器,从而实现了这个系统的自主闭环控制。
第三点就是极致紧凑,还有非常优秀的生物可降解结构。
它选用了像镁锌这一类的人体本来就有的可吸收金属,配合了三氧化钼阴极,周围的心脏的,刚才讲到了这些组织,包括溶液充当电解质,形成了一个原电池。
《道德经》中说“大制不割”,这个智慧就是不用过分去干预。这其实就是一种最高明的医疗干预的方法,如春风化雨一样没有痕迹。
研究团队在小鼠、大鼠、猪、狗、人(人是体外)心脏模型当中,都完成了可控制的起搏工作,而它跟TAVR心脏瓣膜结合的时候,就相当于给心脏装上了“智能安全带”,既能预防术后的传导障碍,还能够实时调节心律。
这种同位起搏技术对治疗心力衰竭,应该说是有里程碑的意义的。这个创新推动了心血管疾病植入器械的发展,也为未来我们做这种可植入的器件组织穿透无线控制方向。
重复一遍,“无创、智能、自主供能”的植入设备模式,为精准医疗带来了全新的可能。不难想象未来的儿科,包括再生医学、脑科学都将有一轮新的革命,当材料科学遇到了光电技术,当微纳制造能够结合生物相容性,人类可能终将实现纳米机器人既强大、又好像对你来讲是完全无感的愿望。
这个技术预计在两三年内会启动人体植入的研究,我们希望有一天长寿时代到了,我们去治疗心脏就像今天打一个吊瓶这样容易。

