جهان صنعت نیوز، در دنیای پزشکی، ترکیب فناوری و نوآوری می‌تواند مرز‌های نجات جان انسان‌ها را جابه‌جا کند. یکی از تازه‌ترین دستاورد‌ها در این مسیر، توسعه کوچک‌ترین ضربان‌ساز قلب جهان است؛ دستگاهی میکروسکوپی، زیست‌سازگار و هوشمند که بدون نیاز به سیم و جراحی‌های تکراری، می‌تواند قلب انسان را به حیات طبیعی بازگرداند.
در گامی نوآورانه پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن موفق به توسعه کوچک‌ترین ضربان‌ساز قلب جهان شده‌اند؛ دستگاهی که نه‌تنها اندازه‌ای کوچک‌تر از یک دانه برنج دارد، بلکه پس از طی دوره درمانی لازم، به‌طور کامل در بدن جذب شده و نیازی به جراحی برای خارج‌سازی آن نیست.
این ضربان‌ساز کوچک که برای بیماران با نیاز به ضربان‌سازی موقت طراحی شده، به‌ویژه برای نوزادان مبتلا به نقص‌های مادرزادی قلبی بسیار مناسب است. دستگاه به اندازه‌ای کوچک و انعطاف‌پذیر است که می‌توان آن را به‌راحتی با استفاده از یک سرنگ در بدن کاشت. عملکرد آن نیز وابسته به یک سیستم پوشیدنی سبک و بدون سیم است که بر روی قفسه سینه بیمار قرار می‌گیرد. این سیستم پوشیدنی، در صورت بروز ناهماهنگی در ضربان قلب، پالس‌هایی از نور مادون قرمز را ساطع می‌کند که از طریق پوست، استخوان سینه و بافت ماهیچه‌ای عبور کرده و ضربان‌ساز را فعال می‌کند تا ریتم قلب تنظیم شود.
از مهندسی زیستی تا فناوری قابل جذب در بدن
تمام اجزای این ضربان‌ساز از مواد زیست‌سازگار ساخته شده‌اند و پس از پایان دوره درمان، در مایعات زیستی بدن حل می‌شوند؛ بدین ترتیب نیاز به هیچ‌گونه عمل جراحی برای خارج‌سازی دستگاه وجود ندارد. نتایج این پروژه که در نشریه Nature منتشر شده است، نشان‌دهنده کارایی ضربان‌ساز در مدل‌های حیوانی بزرگ و کوچک و همچنین در قلب انسان‌های اهداکننده عضو است.
جان راجرز، پیشگام در حوزه بیوالکترونیک و استاد مهندسی مواد، مهندسی زیست‌پزشکی و جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه نورث‌وسترن که هدایت تیم تحقیقاتی را بر عهده داشته، می‌گوید: «تا آنجا که اطلاع داریم، این کوچک‌ترین ضربان‌سازی است که تاکنون ساخته شده است. این فناوری به‌ویژه در جراحی‌های قلب کودکان که نیاز به دستگاه‌های بسیار کوچک دارند، اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد.»
امیدی تازه برای کودکان با ناهنجاری‌های قلبی
ایگور افیموف، متخصص قلب و عروق و استاد مهندسی زیست‌پزشکی، که همکار راجرز در این پروژه بوده، می‌گوید: «حدود یک درصد از کودکان در سراسر جهان با نقص‌های مادرزادی قلبی به دنیا می‌آیند. بسیاری از این کودکان تنها برای چند روز پس از جراحی به ضربان‌ساز موقت نیاز دارند. این روز‌های حیاتی را می‌توان با این دستگاه کوچک و بی‌نیاز از عمل جراحی ثانویه، به‌راحتی مدیریت کرد.»
این دستگاه کوچک در کنار پژوهشگران دیگری از جمله یونگ‌گانگ هوانگ، وی اویانگ، و ریشی آرورا از دانشگاه شیکاگو توسعه یافته است. همکاری این تیم چندرشته‌ای، طراحی دستگاهی را ممکن ساخته که نه‌تنها عملکردی پیشرفته دارد، بلکه به‌صورت کامل قابل جذب در بدن است.
رفع یک نیاز بالینی قدیمی
ضربان‌ساز‌های موقت سال‌هاست که در عمل‌های قلب مورد استفاده قرار می‌گیرند. در روش‌های مرسوم، الکترود‌ها مستقیماً به ماهیچه قلب دوخته می‌شوند و سیم‌هایی از سینه بیمار بیرون زده و به جعبه ضربان‌ساز متصل می‌شوند. پس از پایان درمان، خارج‌سازی این سیم‌ها می‌تواند با خطراتی همچون عفونت، خونریزی و آسیب به بافت قلب همراه باشد.
افیموف خاطرنشان می‌کند که نیل آرمسترانگ، نخستین انسان بر سطح ماه، بر اثر خونریزی داخلی ناشی از بیرون کشیدن سیم‌های ضربان‌ساز موقت جان خود را از دست داد. همین موضوع، ضرورت طراحی ضربان‌سازی بدون سیم و قابل جذب را پررنگ‌تر کرده است.
نسل جدید ضربان‌ساز‌های حل‌شدنی
این تیم پیش از این نیز در سال ۲۰۲۱، نخستین ضربان‌ساز موقت قابل جذب را معرفی کرده بود. آن دستگاه که به اندازه یک سکه بود، عملکرد خوبی در مدل‌های حیوانی داشت اما پزشکان خواهان نسخه‌ای کوچک‌تر برای کاشت در بدن نوزادان بودند. در نتیجه، پژوهشگران مجبور شدند ساختار منبع تغذیه را به‌کلی بازطراحی کنند.
در نسخه جدید، از آنتن‌های فرکانس رادیویی (که در نسخه پیشین استفاده می‌شدند) صرف‌نظر شده و به‌جای آن، از یک سلول گالوانیک – باتری ساده‌ای که از واکنش شیمیایی دو فلز با مایعات بدن جریان تولید می‌کند – بهره گرفته شده است. این تغییر نه‌تنها اندازه دستگاه را به‌شدت کاهش داده، بلکه امکان فعال‌سازی آن از طریق نور مادون قرمز را فراهم کرده است.
عملکرد نوری و هماهنگی پیشرفته
با استفاده از نور مادون قرمز که نفوذ بالایی در بدن دارد، سیستم پوشیدنی می‌تواند در صورت کاهش ضربان قلب، به‌طور خودکار چراغ LED را فعال کند تا ضربان‌ساز با پالس‌های نوری هماهنگ با ریتم قلب، وارد عمل شود. با وجود اندازه بسیار کوچک (۱.۸ در ۳.۵ در ۱ میلی‌متر)، دستگاه قادر است تحریک الکتریکی لازم را به‌خوبی تأمین کند.
راجرز در این‌باره می‌گوید: «با کاهش اندازه، روند کاشت ضربان‌ساز ساده‌تر شده، خطرات کاهش یافته و با جذب کامل دستگاه در بدن، نیازی به عمل ثانویه وجود ندارد.»
ضربان‌سازی چندنقطه‌ای و کاربرد‌های آینده
یکی از نوآوری‌های قابل توجه، امکان استفاده از چند ضربان‌ساز کوچک در نقاط مختلف قلب است. پزشکان می‌توانند با کنترل نور در نواحی خاص، عملکرد همزمان و هماهنگ این ضربان‌ساز‌ها را مدیریت کرده و به الگو‌های پیشرفته‌ای از ضربان‌سازی دست یابند. این قابلیت در درمان آریتمی‌ها یا پس از تعویض دریچه قلب کاربرد دارد.
راجرز توضیح می‌دهد: «ما این ضربان‌ساز‌ها را حتی در چارچوب‌های تعویض دریچه آئورت که از طریق کاتتر انجام می‌شود، تعبیه کرده‌ایم. این دستگاه‌ها می‌توانند در صورت نیاز، عوارض دوران نقاهت را کاهش دهند.»
فراتر از قلب: آینده‌ای نو برای پزشکی الکترونیک
تکنولوژی ابداع‌شده نه‌تنها انقلابی در درمان مشکلات قلبی محسوب می‌شود، بلکه در آینده می‌تواند در درمان آسیب‌های عصبی، ترمیم استخوان، درمان زخم‌ها و حتی کنترل درد نیز کاربرد داشته باشد. ترکیب ابعاد میکروسکوپی، جذب‌پذیری و کنترل نوری، این فناوری را به ابزاری قدرتمند در پزشکی الکترونیک بدل کرده است.
توسعه ضربان‌سازی کوچک، بدون سیم و قابل جذب، فراتر از یک پیشرفت فنی صرف است؛ این دستگاه نمایانگر تغییری بنیادین در رویکرد پزشکی به درمان‌های موقتی و کاهش عوارض پس از جراحی است. نوآوری‌هایی از این دست، نه‌تنها کیفیت زندگی بیماران را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهند، بلکه مسیر پزشکی را به‌سوی مداخلات هوشمندتر، کمتر تهاجمی و سازگار با بدن انسان هدایت می‌کنند. آینده پزشکی، بی‌تردید در گرو چنین فناوری‌هایی است که کوچک‌اند، اما تأثیری بزرگ و ماندگار دارند.
منبع: برنا
دانش و فناوری
source