Medische Technologie

Batterijloze pacemaker loopt op energie uit hartslagen

© isayildiz / Getty Images / iStock

Onderzoekers uit de VS en China ontwikkelden een pacemaker die nooit zonder stroom zit, omdat het apparaat zijn energie haalt uit het kloppen van hart. Testen op varkens zijn succesvol verlopen.

Het is het schrikbeeld van iedere hartpatiënt. Je pacemaker zou je moeten redden, maar die werkt niet want de batterij is op. Maar ook al worden ze regelmatig gecontroleerd en vervangen, de relatief korte levensduur van de vrij grote batterij blijft een probleem.

__________________________________________________________________________________________

Abonneer u nu op de nieuwsbrief van QruxxTech. En krijg daarmee iedere maandag een update van alle artikelen, blogs en nieuwsberichten.

___________________________________________________________________________________________

Daar hebben onderzoekers uit China en de VS een oplossing voor gevonden. Het gaat om een pacemaker die energie krijgt door het kloppen van het eigen hart. De oplossing is met succes getest op varkensharten.

Levensduur 15 jaar

Al decennialang corrigeren pacemakers onregelmatigheden in het hartritme. Ze worden steeds geavanceerder en makkelijker in te brengen. De levensduur van de batterij is gemiddeld vijftien jaar, afhankelijk van hoe vaak de pacemaker wordt gebruikt.

“Miljoenen patiënten en artsen vertrouwen hier op vanwege de goede bruikbaarheid voor diagnose en behandeling.” Dat schrijven Zhong Lin Wang van het Georgia Institute of Technology en zijn collega-onderzoekers in een recente publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications. “Maar de batterijen zijn over het algemeen groot en weinig flexibel. En ze hebben een korte levensduur.”

Symbiotische cardiale pacemaker

Nanotechniek kan helpen deze problemen te tackelen, ontdekten de wetenschappers. Zij ontwikkelden een ‘symbiotische cardiale pacemaker’ (SPM). De SPM is gebaseerd op biologische symbiose. Dat is energie-interactie tussen verschillende organismen die in nauw fysiek verband leven, bijvoorbeeld stikstofbindende bacteriën en vlinderbloemige planten. Op een vergelijkbare manier converteert de SPM de biomechanische energie van het kloppend hart naar elektriciteit voor het voeden van hartstimulatiepulsen.

Klein konijnenhart

Eerder bleken tests bij konijnen succesvol. Dat is eenvoudiger, omdat een klein konijnenhart minder impulsstroom nodig heeft om weer aan de gang te gaan. Nu lukt het dus ook bij grote zoogdieren zoals varkens. Inbrengen in het menselijk lichaam is voorlopig nog een stap te ver.

Toch is dat belangrijk. De varkensharten die in de studie werden gebruikt zijn ongeveer even groot als het menselijk hart. Dus de belangrijkste conclusie is dat de energie-output voldoende blijkt om de drempel te bereiken die nodig is voor een menselijke pacemaker.

Veel verbeteringen nodig

Er zijn nog veel verbeteringen nodig, zeggen wetenschappers. Zhou Li, professor aan de School of Nanoscience and Technology aan de Chinese Academie van Wetenschappen, wil nog werken aan het verbeteren van de fixatie met biologisch weefsel om de veiligheid op de lange termijn te garanderen.

“Dat is afhankelijk van de ontwikkelingen van materialen, micro- en nanofabricagetechnologie en elektronische technieken”, aldus Zhou Li. Zijn collega Tim Chico van de University of Sheffield ziet mogelijkheden in ‘aandrijving’ door andere spieren dan de hartspier. Dan hoef je de SPM niet te plaatsten door middel van een open hartoperatie.

Opladen wearables

Li ziet nog veel meer mogelijkheden voor de ‘selfpowered’ technologie dan alleen bij hartfalen. Je kunt de methode ook gebruiken voor andere implantaten voor bijvoorbeeld neurostimulatie, spierstimulatie, weefselherstel of medicijndistributie in het lichaam.

Je zou zelfs kunnen denken aan het opladen van consumentenapparaten als wearables voor navigatie of bloeddruk- en hartritmemetingen. “Ik denk dat we het zelfaangedreven tijdperk ingaan”, aldus Zhou Li.

Reacties