Wetenschappers van de Universiteit van Chicago hebben een nieuwe pacemaker ontwikkeld die dunner is dan een mensenhaar en gebruik maakt van draadloze technologie om volledig te werken met licht van glasvezel. Het niet-invasieve apparaat kan de hartactiviteit helpen reguleren en zelfs neuronen in geprogrammeerde patronen stimuleren om symptomen van aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson te behandelen.
Het hart pompt bloed rond dankzij een reeks zorgvuldig getimede elektrische signalen, maar als deze signalen niet op tijd worden uitgezonden, kan dit tot allerlei problemen leiden, zoals beroertes, hartaanvallen en zelfs dodelijk orgaanfalen. Pacemakers kunnen deze abnormale ritmes monitoren en corrigeren, maar ze vereisen invasieve chirurgie en brengen bepaalde risico's met zich mee.
Het nieuwe apparaat is zelfs nog minder invasief: het is een film van slechts één micron dik, ongeveer 100 keer dunner dan een mensenhaar, of een vergelijkbaar recent apparaat van 100 micron dik, gemaakt van grafeen. Hij weegt slechts een vijftigste van een gram en is daarmee 250 keer lichter dan een gewone pacemaker. Er zijn geen batterijen nodig en hij wordt aangedreven door licht.
Blijkbaar kan licht het hart meestal niet bereiken (tenzij er iets vreselijk misgaat), dus wordt er een heel smalle optische vezel naast het hart ingebracht. De vezel zendt licht uit in een specifiek patroon, waardoor de film een elektrische stroom genereert. Het membraan is gemaakt van twee lagen P-type silicium: de bovenste laag is bezaaid met gaten op nanoschaal die de elektrische stroom beperken, waardoor het apparaat op verzoek specifieke delen van het hart kan stimuleren en het gewenste ritme kan produceren.
Het team testte het apparaat eerst in in het laboratorium gekweekt menselijk hartweefsel, vervolgens in geïsoleerde rattenharten, vervolgens in levende muizen en ratten, en ten slotte in levende varkens. In alle gevallen stimuleert de technologie het hartritme op verzoek, waardoor alleen endoscopische chirurgie nodig is en de borstkas niet hoeft te worden geopend.
De dunne pacemaker is momenteel ontworpen om tijdelijk te zijn en op te lossen in een niet-giftige verbinding genaamd kiezelzuur, waardoor er geen operatie nodig is om deze te verwijderen. Maar het team zegt dat toekomstige versies verschillende looptijden kunnen accommoderen.
De onderzoekers zeggen ook dat het apparaat kan worden gebruikt om op verzoek zenuwen in specifieke patronen te stimuleren. Dit kan worden gebruikt om symptomen van aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson of chronische pijn te behandelen.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature.