Как правило, кардиостимуляторы корректируют ритм сердца при помощи электрических импульсов, подаваемых в ткани органа. Работа подобных устройств сопровождается чрезвычайно болезненными ощущениями. Команда учёных из Аризонского и Северо-Западного университетов взяла на себя задачу разработать альтернативный медицинский прибор, предназначенный для безболезненного восстановления нормального ритма сердца. Созданный ими беспроводной кардиостимулятор работает за счёт оптогенетики, воздействуя на целевые клетки сердечной мышцы синим светом.

Мерцательная аритмия или фибрилляция предсердий – это патологический сердечный ритм, обусловленный хаотической электрической активностью предсердий. Это состояние поражает десятки миллионов людей по всему миру, и одним из способов нормализации ритма является электрическая кардиостимуляция. Каждый год кардиостимуляторы спасают миллионы жизней, однако их имплантация также связана с определёнными рисками. Прежде всего это достаточно инвазивная процедура, которая подразумевает внедрение одного или нескольких электродов с сенсорами в сердечную мышцу. Кроме того, их непосредственный функционал зачастую сопряжён с болезненными ощущениями, поскольку в случае необходимости корректирующий электрический стимул распространяется на всё сердце, в том числе и на его болевые рецепторы.

Разработанный учёными из Аризонского и Северо-Западного университетов (в лице Филиппа Гутруффа и его команды) кардиостимулятор представляет собой комплекс из четырёх тончайших «лепестков», которые замыкаются вокруг сердца, будто закрывающийся на ночь цветок, но не проникают в его ткани. Таким образом, его достоинством уже можно назвать меньшую степень инвазивности. Для восстановления ритма данный прибор используют оптогенетическую технику воздействия синим светом на светочувствительные клетки. К слову, его крошечные диоды воздействуют только на кардиомиоциты, которые отвечают за сокращение органа.

Стоит отметить, что этот кардиостимулятор способен производить более прицельную стимуляцию сердца без задействования болевых рецепторов, тем самым минимизируя болевой эффект процедуры. Кроме того, в отличие от традиционных приборов, кардиостимулятор Гутруффа и его коллег может одновременно вести наблюдение за ритмом и осуществлять стимуляцию, поскольку воздействие на клетки производится при помощи света, а не электричества. Большинству устройств приходится переключаться между режимами для контроля ритма и его нормализации. К тому же на борту кардиостимулятора имеется встроенный компьютер, в который можно вносить различные алгоритмы для коррекции ритма, тем самым адаптируя его к разного рода аритмиям.

Ещё одно неудобство классических кардиостимуляторов заключается в неизбежной разрядке аккумуляторов. Поскольку в большинстве современных устройств нет отдельной батареи, её разрядка подразумевает необходимость замены всего внешнего блока. Инвазивность и цена этой процедуры сопоставима с первичной установкой. Оптогенетический кардиостимулятор, разработанный учёными из Аризонского и Северо-Западного университетов, использует магнитный резонанс для дистанционной беспроводной зарядки. Это значит, что пациенту будет необходимо носить ответный компонент системы с собой или разместить его поблизости от постоянного места пребывания, например, в матрас кровати или в набивку инвалидного кресла. На текущем этапе развития кардиостимулятор продемонстрировал эффективную работу на животных моделях (на грызунах). По окончании коррекции прототипа учёные рассчитывают перейти к испытанию устройства на пациентах-добровольцах. Они надеются, что в будущем их девайс станет полноценной альтернативой традиционным кардиостимуляторам и поможет улучшить качество жизни миллионов людей.