Revoluční 3D tištěný implantát snižuje krevní tlak o 15 % a nabízí naději bez léků a stehů

Vědci z Penn State vyvinuli měkký elektronický implantát s názvem CaroFlex, který se obepíná kolem hlavní tepny a pomocí jemné elektrické stimulace snižuje krevní tlak.

Vědci z Penn State vyvinuli měkký elektronický implantát s názvem CaroFlex, který se obepíná kolem hlavní tepny a pomocí jemné elektrické stimulace snižuje krevní tlak. Tato inovace představuje slibnou alternativu pro pacienty, u nichž léky na vysoký krevní tlak selhávají.

Tradiční implantovatelné bioelektronické přístroje často používají tuhé kovy a plasty, které se obtížně přizpůsobují přirozenému pohybu krevních cév. Tepny se během krevního oběhu neustále roztahují a smršťují, což vytváří tlak na pevná zařízení připevněná k jejich povrchu. Tento pohyb může časem oslabit spojení implantátu a poškodit okolní tkáň.

Tým z Penn State se k problému postavil odlišně. Místo tvrdých materiálů je CaroFlex vyroben z vodivých hydrogelů, měkkých materiálů, které věrně napodobují pružnost biologické tkáně. Implantát navíc využívá adhezivní hydrogelovou vrstvu, která mu umožňuje přilnout přímo ke stěně tepny bez nutnosti chirurgických stehů. Stehy mohou podle Tao Zhoua, asistenta profesora inženýrských věd a mechaniky na Penn State, časem poškodit tkáně, do kterých jsou integrovány.

CaroFlex cílí na baroreflex, přirozený systém těla, který reguluje krevní tlak prostřednictvím nervových signálů. Implantát je umístěn v blízkosti karotického sinu, části krční tepny obsahující nervová zakončení citlivá na tlak. Tyto receptory neustále monitorují změny v průtoku krve a vysílají signály do mozku, který následně upravuje srdeční frekvenci a napětí cév. Dodáváním nízkofrekvenčních elektrických impulsů implantát stimuluje tyto receptory a ovlivňuje, jak tělo reaguje na rostoucí krevní tlak.

Pro mnoho pacientů ani kombinace tří až pěti léků nezmírňuje vysoký krevní tlak. Bioelektronické terapie, jako je CaroFlex, tak mohou poskytnout další možnost pro pacienty, jejichž hypertenze zůstává nekontrolovaná navzdory standardní léčbě. Před testováním na zvířatech vědci vyhodnotili odolnost a elektrický výkon implantátu v laboratorních experimentech. Hydrogelová struktura se natáhla na více než dvojnásobek své původní velikosti, než se přetrhla, a adhezivní materiál si udržel stabilní výkon i po šesti měsících skladování.

Tým následně implantoval CaroFlex potkanům a monitoroval změny krevního tlaku během krátkých stimulačních sezení. Čtyři z pěti testovaných elektrických nastavení snížily krevní tlak v průměru o více než 15 %. V porovnání s konvenčními elektrodami na bázi platiny si CaroFlex udržel spolehlivější kontakt s tkání a poskytoval stabilnější elektrický výkon. Dva týdny po implantaci vykazovala okolní tkáň jen malé známky zánětu nebo aktivity imunitního systému.

Vědci nyní plánují optimalizovat zařízení, než postoupí k větším studiím na zvířatech a budoucímu klinickému testování na lidech. Věří také, že 3D tisk by mohl urychlit vývoj personalizovaných bioelektronických implantátů pro kardiovaskulární choroby a další chronické stavy. Studie byla publikována v časopise Device.