美國西北大學(xué)團隊聯(lián)合新加坡國立大學(xué),、中國華中科技大學(xué)等多所大學(xué)的研究者，共同開發(fā)了世界上最小的心臟起搏器,，體積比一粒米還小。這款微型裝置的尺寸僅為1.8毫米×3.5毫米×1毫米,，不僅能有效調(diào)控心跳,，還能在使用完畢后自行溶解，無需手術(shù)取出,。這項突破性成果為心動過緩患者提供了一種潛在的更安全選擇,，尤其對心臟手術(shù)后的臨時起搏需求具有重要意義。

論文通訊作者約翰·羅杰斯教授在接受采訪時提到,，這款起搏器的體積比目前已知最小的起搏器之一——美敦力Micra還要小約500倍,。這款微型心臟起搏器可以通過微創(chuàng)植入，極大降低傳統(tǒng)起搏器所需的侵入性手術(shù)風(fēng)險,，比如感染或心肌損傷,。它可以通過寬度小于3毫米的皮膚切口，直接注射到心外膜下心肌淺層,，適用于新生兒并支持使用微創(chuàng)技術(shù)進行植入,。

傳統(tǒng)的臨時起搏器雖然在治療心動過緩方面發(fā)揮著重要作用，但其侵入性的植入過程以及外部電源和導(dǎo)線帶來的潛在風(fēng)險一直是一項挑戰(zhàn),。這款微型心臟起搏器通過自供電機制來支持運行,，內(nèi)置電極由可生物吸收的材料組成：陽極為鎂（或鋅），陰極為三氧化鉬,。當(dāng)電極接觸到心臟周圍的體液時,，體液作為電解液，觸發(fā)陽極和陰極之間的電化學(xué)反應(yīng),，產(chǎn)生電流,。這意味著這個起搏器不需要外部接入電源或替換電池，而是利用身體自身的環(huán)境“發(fā)電”,，將電流傳遞給心臟,，驅(qū)動其跳動。

關(guān)于如何精確控制心跳的頻率和節(jié)奏,，羅杰斯介紹,，這款起搏器通過“光”實現(xiàn)無線操控。光電晶體管連接在陽極和陰極之間,，起到開關(guān)作用,。在沒有光照時，它阻斷電流,，設(shè)備處于休眠狀態(tài),；當(dāng)皮膚表面的無線單元發(fā)出近紅外光，光穿透組織照射到光電晶體管上時,，它的電阻降低幾個數(shù)量級,，電路接通,，電流流向心臟。實驗顯示,，無論是小鼠,、豬，還是取自器官供體的人類心臟,，這個微型起搏器都能成功控制心臟起搏,。

該裝置配合一個貼在皮膚上的無線皮膚界面一起工作。這個皮膚貼片支持心電圖數(shù)據(jù)收集,、數(shù)據(jù)分析和近紅外范圍編程光發(fā)射,，分析判斷是否有心律失常。發(fā)現(xiàn)心律失常后,，皮膚設(shè)備會發(fā)出近紅外光,，實現(xiàn)自主閉環(huán)心臟電療。這減少了風(fēng)險,，消除了傳統(tǒng)有線臨時起搏解決方案的繁瑣性,。

羅杰斯表示，該裝置使用一段時間后,，可在體內(nèi)無害溶解,。所有材料都是可生物吸收的，在完成使命后會逐漸降解成無害物質(zhì),，通過腎臟排出體外,。完全生物吸收的時間約為1.2-2.5年。未來適當(dāng)選擇材料和設(shè)備設(shè)計,，可以大大縮短完全吸收時間,。這項設(shè)計源于臨床需求，由美國西北紀念醫(yī)院的心臟外科醫(yī)生提出,。

關(guān)于制造過程中的挑戰(zhàn),，羅杰斯指出自供電方法的概念是關(guān)鍵，同時還需要一個光學(xué)方案來控制設(shè)備,。自供電概念是由中國博士后張亞敏提出的,。目前研究主要在動物模型和離體人體心臟組織上進行了驗證。羅杰斯預(yù)計在兩三年內(nèi)啟動首次人體植入的研究,，使這一技術(shù)進入臨床試驗階段,，最終成為醫(yī)生日常使用的工具,，為心動過緩患者帶來一項新型治療選擇,。