پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن موفق به طراحی و تولید کوچک‌ترین ضربان‌ساز قلب جهان شده‌اند؛ دستگاهی به‌اندازه نوک سرنگ که بدون نیاز به عمل جراحی وارد بدن می شود، ضربان قلب را تنظیم می کند و پس از پایان مأموریت، به‌طور کامل در مایعات بدن حل می شود.
به گزارش مرزاقتصاد از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، تیمی از مهندسان دانشگاه نورث‌وسترن ضربان‌سازی توسعه داده‌اند که آن‌قدر کوچک است که می‌توان آن را با سرنگ به بدن تزریق کرد. این ضربان‌ساز انقلابی، به‌طور ویژه برای نوزادان مبتلا به بیماری‌های مادرزادی قلبی طراحی شده و قادر است بدون هیچ‌گونه جراحی تهاجمی، عملکرد حیاتی قلب را به‌صورت موقتی پشتیبانی کند.
این دستگاه مینیاتوری، که کوچک‌تر از یک دانه برنج است، با یک ابزار پوشیدنی و انعطاف‌پذیر جفت می‌شود که روی سینه بیمار قرار می‌گیرد. این ابزار، به‌محض شناسایی ضربان نامنظم قلب، پالس‌های نوری به داخل بدن می‌تاباند که از پوست، استخوان سینه و عضلات عبور کرده و ضربان‌ساز را فعال می‌کند.
این ضربان‌ساز برای بیمارانی طراحی شده که تنها نیاز به ضربان‌سازی موقتی دارند. نکته قابل‌توجه آن است که تمامی اجزای این دستگاه از مواد زیست‌سازگار ساخته شده‌اند و پس از پایان عملکرد، در مایعات بدن حل می‌شوند؛ بنابراین نیازی به عمل جراحی برای خارج کردن دستگاه وجود ندارد.
جان راجرز (John A. Rogers)، پیشگام زیست‌الکترونیک در دانشگاه نورث‌وسترن و سرپرست این پروژه، گفت: ما به‌احتمال زیاد کوچک‌ترین ضربان‌ساز جهان را توسعه داده‌ایم. برای بیماران خردسال، به‌ویژه نوزادانی که عمل جراحی قلب انجام می‌دهند، مینیاتوری بودن دستگاه از اهمیت بالایی برخوردار است.
به‌گفته دکتر ایگور ایفیموف (Igor Efimov)، متخصص قلب تجربی و همکار پروژه، حدود یک درصد از نوزادان در سراسر جهان با نقص‌های مادرزادی قلبی به دنیا می‌آیند.
وی افزود: این کودکان اغلب فقط برای چند روز پس از جراحی به ضربان‌ساز نیاز دارند، اما این بازه زمانی چند روزه برای حفظ جانشان حیاتی است. حالا می‌توانیم بدون عمل دوم، این ضربان‌ساز کوچک را بر روی قلب نوزاد قرار داده و آن را با دستگاهی نرم و پوشیدنی کنترل کنیم.
پیش‌تر در سال ۲۰۲۱، همین تیم نخستین ضربان‌ساز قابل‌حل موقتی را معرفی کرده بود که بدون نیاز به باتری یا سیم‌های حجیم کار می‌کرد. اما این نسخه جدید، با بهره‌گیری از باتری مبتنی بر واکنش شیمیایی، نوعی سلول گالوانی، توانسته گام بزرگی در کاهش اندازه و ساده‌سازی روش کاشت بردارد.
در این فناوری، دو فلز متفاوت نقش الکترود را ایفا می‌کنند و در تماس با مایعات بدن، تشکیل باتری داده و جریان الکتریکی لازم برای تحریک قلب را تولید می‌کنند. کنترل روشن و خاموش شدن دستگاه نیز با تابش نور مادون‌قرمز انجام می‌شود؛ نوری که می‌تواند به‌راحتی از بافت‌های بدن عبور کند.
این دستگاه پوشیدنی زمانی‌که ضربان قلب پایین‌تر از حد نرمال تشخیص داده شود، به‌طور خودکار دیود نوری را فعال کرده و نوری با طول‌موج خاص ساطع می‌کند که موجب فعال‌سازی ضربان‌ساز می‌شود. حتی با وجود اندازه فوق‌العاده کوچک، فقط ۱.۸ میلی‌متر عرض، ۳.۵ میلی‌متر طول و ۱ میلی‌متر ضخامت، این دستگاه قادر به تولید پالس‌هایی هم‌سطح با ضربان‌سازهای بزرگ‌سال است.
راجرز می‌گوید: قلب تنها به مقدار بسیار کمی تحریک الکتریکی نیاز دارد. با کوچک‌سازی دستگاه، روند کاشت آسان‌تر، خطرات کمتر و نیاز به جراحی ثانویه کاملاً حذف شده است.
از آنجا که این ضربان‌سازها بسیار کوچک هستند، می‌توان آن‌ها را در نقاط مختلفی از قلب نصب و هرکدام را با رنگ نوری متفاوت کنترل کرد. این قابلیت می‌تواند منجر به ضربان‌سازی هماهنگ و پیچیده‌تری نسبت به مدل‌های سنتی شود و حتی در درمان آریتمی‌ها کاربرد داشته باشد.
افیموف توضیح داد: با نصب چندین ضربان‌ساز روی سطح قلب، می‌توان هر بخش را جداگانه کنترل و درمان‌های دقیق‌تری انجام داد. حتی می‌توان این فناوری را در کنار ایمپلنت‌هایی مانند دریچه‌های قلبی به‌کار گرفت تا در صورت بروز انسداد، عملکرد قلبی حفظ شود.
راجرز نیز افزود: به‌دلیل اندازه بسیار کوچک، می‌توان این ضربان‌ساز را با تقریباً هر نوع ایمپلنت پزشکی ترکیب کرد. این تنها یکی از نمونه‌های بسیاری است که این فناوری می‌تواند ایمپلنت‌های سنتی را به ابزارهای هوشمند درمانی تبدیل کند.