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Jul 02, 2023

Graphen-„Tätowierungs“-Schrittmacher erkennt und behandelt unregelmäßige Herzschläge bei Ratten

ipopba / iStock Abbott und Medtronic haben zur Lösung leitungslose Herzschrittmacher entwickelt

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Abbott und Medtronic haben kabellose Herzschrittmacher entwickelt, um Probleme im Zusammenhang mit herkömmlichen Geräten wie Brüche, Isolationsdefekte und Infektionen zu lösen. Allerdings haben leitungslose Herzschrittmacher ihre eigenen Probleme, wie in einer Mitteilung der US-amerikanischen Food and Drug Administration aus dem Jahr 2021 dargelegt, und es können Komplikationen auftreten, wenn starre medizinische Geräte mit Weichgewebe in Kontakt kommen.

„Eine der Herausforderungen für aktuelle Herzschrittmacher und Defibrillatoren besteht darin, dass sie sich nur schwer auf der Oberfläche des Herzens befestigen lassen. Defibrillatorelektroden zum Beispiel sind im Wesentlichen Spulen aus sehr dicken Drähten. Diese Drähte sind nicht flexibel und brechen. Starr.“ „Schnittstellen zu Weichgeweben wie dem Herzen können verschiedene Komplikationen verursachen“, sagte Igor Efimov von Northwestern, der leitende Autor der Studie, in einer Erklärung.

Forscher haben dies erkannt und daran gearbeitet, Graphen, eine einzelne Schicht aus Kohlenstoffatomen mit guten Eigenschaften für die Bioelektronik, für die Entwicklung flexibler medizinischer Geräte einzusetzen. Die neueste Arbeit bringt das Gebiet voran, indem sie die Anwendung eines flexiblen, graphenbasierten Geräts auf die Herzbiologie in vivo beschreibt.

Efimov und seine Partner stellten elektronische Graphen-Tattoos her und platzierten sie auf den Herzen von Ratten. Die GETs spürten den Herzschlag in vivo und gaben elektrische Stimulation ab, um etwaige Unregelmäßigkeiten im Rhythmus zu korrigieren.

Die vom Gerät erfassten elektrochemischen Messungen blieben 60 Tage lang an einem aktiv schlagenden Herzen bei Körpertemperatur konstant, was die Forscher zu der Annahme veranlasste, dass es für temporäre Herzmessungs- und Stimulationsanwendungen verwendet werden könnte, beispielsweise als Brücke zu permanenten Herzschrittmachern bei Kindern. Das Team sagte, dass zusätzlicher Kleber oder Klebstoff benötigt werde, um Implantate für chronische Anwendungen herzustellen.

Die Ausrichtung auf längerfristige Anwendungen wird weitere Herausforderungen mit sich bringen, beispielsweise die Möglichkeit, dass Gewebe über die Geräte wächst. Die Forscher erwarten „wenig bis gar keine Toxizität durch das substratgestützte Graphen“, sagten in der Arbeit aber dennoch, dass zusätzliche entzündungshemmende Beschichtungen „hilfreich wären“.