Сердечный стимулятор обычно ассоциируется с операцией, проводами и устройством, которое годами работает внутри тела. Команда MIT предложила другой сценарий: ритм сердца можно задавать снаружи, через небольшую ультразвуковую наклейку на груди. Пока технология прошла ранние испытания, но сама идея меняет привычный взгляд на кардиологические импланты.
Специалисты из MIT разработали носимое устройство размером примерно с почтовую марку. Наклейка крепится к коже и посылает сфокусированные ультразвуковые импульсы, которые помогают синхронизировать сокращения сердечных клеток. В основе подхода лежит соногенетика, при которой клетки заранее «настраивают» на реакцию на звук.
Обычные кардиостимуляторы спасают миллионы людей, но требуют хирургического вмешательства и прямого контакта с тканями сердца. Ультразвук давно рассматривают как более мягкий способ воздействовать на органы, потому что волны проходят глубоко в тело без разрезов. Проблема заключалась в слабом и нестабильном эффекте, из-за чего прежние попытки управлять сердечным ритмом таким способом не выглядели достаточно надёжными.
Команда решила усилить чувствительность клеток с помощью генной терапии. В сердечные клетки вводят специальные ионные каналы, которые открываются при воздействии нужных акустических частот. После ультразвукового импульса внутрь клетки поступает кальций, а этот сигнал запускает сокращение. Один из авторов работы Чэнь Гун объясняет, что такие каналы фактически учат клетки лучше воспринимать ультразвук и отвечать на него биологической реакцией.
Само устройство сделали на основе гидрогеля, который плотно прилегает к коже и хорошо пропускает ультразвуковые волны. В лабораторных испытаниях выращенные человеческие сердечные клетки быстро подстроились под заданный ритм. Затем наклейку проверили на крысах с опасными нарушениями сердцебиения. Устройство помогло стабилизировать нерегулярный ритм и поднять слишком медленные сокращения до более здоровой частоты.
Для пациентов схема, по замыслу авторов, могла бы выглядеть сравнительно просто. Сначала человек получает однократную генную терапию, которая делает сердечные клетки чувствительными к акустическим сигналам. Затем пациент носит небольшую наклейку, подключённую к компактному аккумулятору. В MIT подчёркивают, что подобный подход ещё предстоит проверить для людей, поэтому говорить о замене имплантов в клиниках рано.
Та же группа ранее создала ультразвуковую наклейку для наблюдения за внутренними органами. Теперь инженеры пытаются объединить две разработки в одно устройство, которое сможет одновременно следить за сердцем и при необходимости подавать стимулирующие импульсы.