1958年，瑞典斯德哥尔摩Karoliaska医院的胸外科医生AkeSenning为完全性房室传导阻滞患者植入了世界上首例埋藏式心脏起搏器。自那以来，全球已有成百上千万心律失常患者的生命因起搏器得以挽救。现阶段，针对致命性缓慢心律失常患者，使用植入性永久起搏器仍是首选。
1958年，瑞典斯德哥尔摩Karoliaska医院的胸外科医生Ake Senning为完全性房室传导阻滞患者植入了世界上首例埋藏式心脏起搏器。自那以来，全球已有成百上千万心律失常患者的生命因起搏器得以挽救。
起搏器通过导线电极的传导，刺激心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的。
现阶段，针对致命性缓慢心律失常患者，使用植入性永久起搏器仍是首选。然而，像一些心脏直视手术（开胸手术）的患者通常只需要在手术恢复期间临时使用心脏起搏器，但这一过程会涉及经皮导线和外置装置，因此存在感染的风险，而且还限制了患者活动，并可能在移除导线时损害心脏。这些都是实际存在的问题。
2019年4月，发表在《Nature Communications》上的一项研究中，中国科学院北京纳米能源与系统研究所李舟、美国佐治亚理工学院王中林等人合作开发了一款植入式发电机，可以从心脏搏动中收集足够的能量，为商用起搏器供能。该植入系统已经在猪体内试验成功。
近日，发表在《Nature Biotechnology》上的这项新研究中，来自美国西北大学生物集成电子研究中心主任John Rogers教授领导的研究团队又为起搏器赋予了新的特性：他们开发的这款可以直接植入心脏表面的起搏器同样不需要电池，而且它还不需要引线（完全无线），因此可以在体外编程和控制。值得一提的是，在患者不再需要它的时候，这个装置就会自行溶解并被身体吸收，实现真正意义上的无害降解。这款价值100美元的装置就是为那些临时需要帮助调节心跳的患者而设计的。
在这项研究中，研究人员介绍了他们用镁、钨、硅和聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）等材料设计出的这款薄而柔韧的起搏器，它的重量仅为0.3克，所有材料均为生物可吸收材料，与人体相容，使之随时间推移溶解并被身体吸收。
这种装置外形类似于一个迷你网球拍。它的长和宽都不到16毫米，厚度大约是0.25毫米，由无线技术提供动力。它将来自外部设备的射频功率发送到起搏器内的接收器，能量在那里被转换成用于调节心跳的电流。研究人员表示，类似的技术被用于智能手机和电动牙刷的无线充电等应用。
研究人员在小鼠和兔子的心脏、人体心室壁切片以及活体狗和大鼠体内进行了试验，均证实起搏器都可以成功被无线激活，并顺利起搏心脏、调节心率。
在狗身上进行的研究表明，该系统可以实现成人心脏起搏装置所需的能量传输。
在大鼠体内，这个装置可以正常工作四天，两周后通过扫描显示它已经开始溶解。到了7周时，它在扫描中已不再可见。
研究人员表示，他们可以调整包裹电子材料的物质厚度，从而调整装置运行和分解的时间，以满足不同需求。但到商业那步还需要做很多工作。
Rogers说：“我们已经在小型和大型动物模型和器官捐赠者的心脏上测试了这种装置，但还没有在人类受试者身上测试过。一种新的植入式装置可能需要数年时间才能通过相关的监管程序。当然，我们仍然有很多工作要做。”
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41587-021-00948-x
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09851-1
原文刊载于【中国生物技术网】公众号
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