现在有一种比米粒还小的起搏器，旨在帮助最小的心脏。根据发表在《Nature》上的一项新研究，西北大学的研究人员已经成功开发出一种可以装在注射器尖端的起搏器，并且可以非侵入性地植入患有先天性心脏问题的 newborn baby 的心脏中。
起搏器与外部柔性胸片配合工作，胸片监测心脏，并在检测到心律问题时向胸部发射光束，从而触发起搏器。这种新的、可生物降解的设备有望在未来挽救无数生命。
开发世界上最小的起搏器
当可穿戴设备（左）检测到心律不齐时，它会发出光来激活起搏器。这些穿透患者皮肤、胸骨和肌肉的短脉冲控制着起搏。 (图片来源：John A. Rogers/Northwestern University)
John A. Rogers/Northwestern University
根据哥伦比亚大学的数据，健康新生儿的心脏平均大小是一个核桃。如果心脏有问题，医生很难给孩子提供所需的护理，因为传统的起搏器尺寸相似，并且通常需要某种形式的手术来植入。
然而，西北大学研究团队开发的设备将有助于减轻手术风险，因为它可以非侵入性地植入，并在足够长的时间后生物降解。
“据我们所知，我们已经开发出了世界上最小的起搏器，”西北大学生物电子学先驱、该设备开发负责人John A. Rogers在新闻发布会上说。“儿科心脏手术中对临时起搏器有迫切需求，而在这个用例中，微型化尺寸极其重要。就设备对身体的负担而言——越小越好。”
研究团队在啮齿动物和已故个人的器官捐献者身上测试了他们的模型。研究结果表明，这种微型设备适用于各种尺寸的心脏，不仅仅是儿童的心脏，尽管研究人员在进行研究时是考虑到儿童的。
创造可生物降解的起搏器
该设备的灵感来源于 Rogers 和同事 Igor Efimov 的先前研究。Efimov 是该研究的合著者，也是西北大学生物医学工程教授和医学（心脏病学）教授。
在之前发表在《Nature Biotechnology》上的一项研究中，两人合作开发了另一种也是可生物降解的临时起搏器。研究人员表示，许多人在心脏手术后需要起搏器来帮助恢复正常心律。这些起搏器通常需要连接到心脏的导线，在移除时可能导致多种问题，如感染、组织损伤和血栓。
为临时起搏设计，该微型起搏器在不再需要时会自行溶解。通过在体内无害地降解，它避免了手术移除的需要。
Efimov 在新闻发布会上说：“导线会从身体里伸出来，连接到身体外部的起搏器。”
“当起搏器不再需要时，医生会将其拔出。导线可能会被疤痕组织包裹。所以，当导线被拔出时，可能会损伤心肌。尼尔·阿姆斯特朗就是这样去世的。他在搭桥手术后使用了临时起搏器。当导线被移除时，他出现了内出血，”Efimov 在新闻发布会上补充道。
两人首次开发的生物降解设备消除了可能造成损伤的导线，使起搏器更安全、更高效。然而，医生们想知道是否可以将他们四分之一大小的起搏器做得更小，从而减少植入的侵入性。
利用身体的能量
为了生产更小的起搏器，两人不得不重新考虑设备的电源。他们最初的设备使用近场通信协议，类似于智能手机用于支付应用程序，并需要一个天线。天线增加了设备的额外空间。
为了减小尺寸，两人设计了一种基于光的方案，可以启动起搏器并产生心脏所需的脉冲。他们还使用了一种可以将身体化学能转化为电能的电池。
Rogers 在新闻发布会上说：“当起搏器植入体内时，周围的生物流体充当导电电解质，将这两个金属焊盘连接起来形成电池。电池对面有一个非常小的光控开关，可以通过从皮肤贴片发出的穿过身体的光来将设备从‘关闭’状态切换到‘开启’状态。”
这种新设备有望为创造其他非侵入性医疗设备打开一系列新可能性。谁知道这项技术未来会带来什么？
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哥伦比亚大学儿科系。呵护最小的心脏
Nature。毫米级生物可吸收光电器件用于电疗
Northwestern Now。首个瞬时起搏器可无害地溶解在体内
Nature Biotechnology。完全可植入且生物可吸收的心脏起搏器，无导线或电池
