中国科学家发明光控超薄起搏器

■顾诚

心脏起搏器是一种通过调节电脉冲以保持心脏平稳跳动的小型设备，自投入临床使用以来，心脏起搏器已使数以万计的心脏病患者获益。

传统的心脏起搏器由两部分组成：一个是脉冲发生器，一个是电极导线。脉冲发生器是起搏器的“大脑”，它能够检测心脏的电活动，根据需要产生电脉冲。电极导线是起搏器的“触角”，它将电脉冲传送到心脏，使心脏跳动。

传统的心脏起搏器虽然能够有效地治疗心律失常，但它也有一些局限性。首先，它的体积较大。目前传统心脏起搏器重量至少五克以上，安装时需要在患者胸壁切开一个口子，将脉冲发生器埋在皮下。这样会给患者带来一定的创伤和疼痛。其次，它需要通过静脉将电极导线植入心脏，这样会增加感染、血栓、导线断裂等并发症的风险，也会限制患者的活动范围和强度。为了减少手术并发症，研究人员一直以来十分希望研发一种更小巧且侵入性更小的心脏起搏器。

近日，美国芝加哥大学的中国科学家开发出了一种由光驱动的无线心脏起搏器，可植入体内调节心血管或神经活动。这款薄膜状的设备不包含任何移动部件，可通过微创手术植入。研究论文在《自然·生物医学工程》杂志上发表。

研究团队研发了一种只在光线照射到的地方才被激活的材料。这种材料为两层P 型硅材料，可通过产生电荷来响应光线。这种材料的顶层有许多微小的孔（纳米孔隙），可以提高电性能并集中电力，而不会使其扩散。电荷积聚到一定程度之后放电并形成电脉冲，从而让心脏同步起搏。同时，这种设计形成了微小的、可弯曲的薄膜，这种薄膜只有一微米厚，大约是人类最细头发的1%，可通过一根细小的管子和光纤一起插入体内。之后，光纤以精确的模式发光，薄膜拾取光纤的光电子并将其转化为电脉冲，进而调节心血管或神经活动。

研究人员表示，这种特定版本的设备仅供临时使用。该设备在移除时，无需再次进行侵入性手术。它可随着时间推移溶解成无毒化合物硅酸。这些设备可被设计成不同的预期寿命，这取决于对心脏刺激所需的时间。

研究人员表示，这一进步改变了心脏再同步化治疗的游戏规则，将促进生物电子与人体自然功能的无缝结合。