Работу сердца свиней четыре недели отслеживали с помощью безметаллического имплантата

Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл совместно с коллегами из Колумбийского университета и Нанкинского университета разработали биорассасывающийся магнитный имплантат на основе графитового нитрида углерода (g-C₃N₄) без каких-либо металлических компонентов. Материал, получивший название BioMFM (bioresorbable metal-free magnet), проявляет ферромагнетизм благодаря неспаренным электронам, образующимся при частичном удалении азота из кристаллической решётки. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.

Как работает имплантат

Помимо g-C₃N₄, в состав BioMFM входят биодеградируемый полимер PLGA и натуральный шёлковый фиброин — оба известны своей совместимостью с тканями организма. После имплантации на поверхность миокарда магнитное поле датчика регистрируется внешним датчиком на основе эффекта Холла, прикреплённым к коже. Когда сердечная мышца сокращается, расстояние между имплантатом и кожным датчиком изменяется, что отражается в показаниях магнитного поля — и таким образом восстанавливается динамика движения стенки желудочка.

В испытаниях на свиной модели (4 недели наблюдения) система обеспечила:

• Регистрацию динамики миокарда, сопоставимую по точности с эхокардиографией при оценке фракции выброса
• Непрерывный мониторинг без необходимости извлечения имплантата
• Последующее биорассасывание материала — это может снизить потребность в операции для извлечения устройства
• Применимость варианта на гидрогелевой основе для мониторинга печени

Металлические компоненты некоторых имплантатов могут вызывать коррозию или местную реакцию тканей. Совместимость устройства с МРТ и необходимость его извлечения оценивают отдельно; эти ограничения зависят от конструкции и материала. Безметаллический разлагаемый материал позволяет изучить способы уменьшить некоторые из этих рисков, но его полная безопасность пока не доказана. Кроме того, у него отсутствует батарея и беспроводной передатчик внутри тела — вся электроника остаётся снаружи.

Что ещё предстоит доказать

Читайте также: Миниатюрный алмазный датчик зарегистрировал магнитные сигналы сердца.

Четыре недели наблюдения на свинях — существенный результат, однако до клинического применения у людей потребуются длительные исследования безопасности продуктов биодеградации g-C₃N₄ в организме, испытания на большей выборке животных и независимая проверка точности мониторинга в сравнении с золотым стандартом. Внешняя электроника по-прежнему должна оставаться в контакте с телом пациента, что накладывает ограничения на мобильность.