В апреле 2025 года команда инженеров Северо-Западного университета (Northwestern University) опубликовала в журнале Nature результаты разработки устройства, которое они называют самым маленьким кардиостимулятором в мире. Размер — 1,8 × 3,5 × 1 мм: меньше рисового зерна. Устройство предназначено для временной стимуляции сердца и после завершения работы растворяется в организме без хирургического извлечения.
Зачем нужны временные кардиостимуляторы
После операций на сердце — особенно при врождённых пороках у новорождённых — часть пациентов нуждается во временной поддержке сердечного ритма. В большинстве случаев сердце восстанавливает нормальный ритм самостоятельно в течение примерно семи дней. Но эти семь дней критически важны.
Текущий стандарт лечения предполагает электроды, пришитые к сердечной мышце во время операции, с проводами, выходящими через грудную стенку к внешнему стимулятору. Когда необходимость в стимуляции проходит, провода извлекают — процедура, которая может сопровождаться кровотечением, повреждением тканей и инфекцией. Именно осложнения при извлечении проводов стали причиной гибели астронавта Нила Армстронга в 2012 году после коронарного шунтирования.
Как устроено новое устройство
Кардиостимулятор Northwestern состоит из двух основных компонентов: имплантируемого стимулятора и носимого внешнего модуля.
Имплантируемая часть настолько мала, что вводится через кончик шприца — без хирургического вмешательства. В ней использован принцип гальванической ячейки: два металлических электрода из разных металлов, контактируя с биологическими жидкостями организма, образуют миниатюрную батарею. Реакция между металлами и жидкостями тела генерирует электрический ток, достаточный для стимуляции сердечной мышцы.
На противоположной стороне расположен крошечный фотопереключатель, активируемый инфракрасным светом. Инфракрасное излучение хорошо проникает через ткани тела — через кожу, мышцы и грудину.
Носимый модуль — мягкое гибкое устройство, крепящееся на грудь пациента. Оно мониторит сердечный ритм и при обнаружении нарушения автоматически подаёт импульс инфракрасного света. Свет проходит через ткани и активирует фотопереключатель на кардиостимуляторе, включая подачу тока.
Биоразложение: растворяется, а не удаляется
Все компоненты имплантата изготовлены из биосовместимых материалов, которые постепенно растворяются в биологических жидкостях организма — подобно рассасывающимся хирургическим швам. Изменяя состав и толщину материалов, инженеры контролируют срок работы устройства: оно функционирует ровно столько, сколько необходимо, после чего безопасно исчезает. Извлечение не требуется.
Эта концепция — биоресорбируемая электронная медицина — была впервые разработана лабораторией Джона Роджерса в Northwestern и продемонстрирована ещё в 2018 году. Нынешняя работа — развитие более раннего прототипа растворимого кардиостимулятора 2021 года, опубликованного в Nature Biotechnology. Тот прототип имел размер примерно с монету; новый — радикально уменьшен.
Модели испытаний и статус разработки
Устройство прошло испытания на нескольких животных моделях — как крупных, так и мелких — а также на сердцах умерших доноров. Результаты, опубликованные в Nature, демонстрируют эффективность стимуляции, сопоставимую с полноразмерными кардиостимуляторами.
Важно подчеркнуть: клинических испытаний на живых людях пока не проводилось. Устройство находится на стадии доклинических исследований. Путь от публикации в научном журнале до разрешения на применение в клинике занимает годы и включает множество этапов — от дополнительных испытаний безопасности до регуляторного одобрения.
Возможность мультисайтовой стимуляции
Благодаря миниатюрному размеру несколько таких устройств можно разместить в разных точках сердца. Каждый стимулятор может управляться светом определённого цвета, что позволяет независимо контролировать ритм в разных зонах. Это открывает возможность более сложной синхронизации по сравнению с традиционной однополюсной стимуляцией — и потенциально может использоваться для подавления аритмий.
Кроме того, устройства могут интегрироваться с другими имплантами — например, с транскатетерными аортальными клапанами, которые иногда вызывают блокаду проводимости после установки.
Что это не такое
Миниатюрный кардиостимулятор Northwestern — не замена постоянных имплантируемых кардиостимуляторов для пациентов с хроническими нарушениями ритма. Он предназначен исключительно для временной стимуляции — на период восстановления после операции. Он также не применяется у людей на данном этапе: всё, что сейчас доступно, — результаты доклинических испытаний.
Читайте также: Как защищают кардиостимуляторы и другие имплантаты
Тем не менее для новорождённых с врождёнными пороками сердца, которые нуждаются во временной поддержке ритма, но для которых обычные провода представляют повышенный риск из-за малого размера тела, такое устройство может стать значительным улучшением стандарта помощи — когда (и если) оно пройдёт клинические испытания.