Defibrylator serca - wykorzystanie światła zamiast impulsów elektrycznych

Kiedy rytm serca zaczyna być niebezpiecznie nieregularny lub w przypadku ustania pracy serca, stosuje się dobrze znane rozwiązanie - defibrylator, który oddziałuje na mięsień sercowy prądem stałym o odpowiednio dużym natężeniu. Ale energia elektryczna może doprowadzić do uszkodzenia tkanek oraz powodować rozmaite powikłania wtórne. Naukowcy z Johns Hopkins University zaproponowali nową metodę przewracania prawidłowego rytmu serca, wykorzystującą światło zamiast impulsów elektrycznych.

W badaniu, opublikowanym w przeglądzie Nature Communications, piątka inżynierów biomedycznych opisała swój plan użycia programu symulującego pracę serca, aby znaleźć alternatywę dla użycia energii elektrycznej.

- Zastosowanie prądu elektrycznego do pobudzania rytmu serca ma wiele wad - wyjaśnia Natalia Trayanova, kierownik projektu. - Wykorzystanie defibrylatora można porównać do wyważania drzwi, do których nie mamy klucza. Taka metoda absorbuje wiele energii, ale ma bardzo mało finezji. Uważamy, że wykorzystanie światła do przywrócenia prawidłowego rytmu serca jest sposobem bardziej przemyślanym, który pozwoli uniknąć niepożądanych uszkodzeń tkanek związanych z działaniem impulsów elektrycznych.
   
Metoda ta jest znana pod nazwą optogenetyki, dziedziny badań, która istnieje zaledwie od dziesięciolecia. Technika ta opiera się na wykorzystaniu białek, zwanych opsynami, które reagują na światło. Raz wprowadzone do komórek i wystawione na działanie strumienia światła, pozwalają one na otwarcie przejścia w ścianach komórkowych.
   
Dzięki tym przejściom przez komórki serca przepływa strumień ładunków elektrycznych, które powodują skurcze mięśnia sercowego. Naukowcy uważają, że wstrzyknięcie tych białek i aktywowanie ich światłem może pozwolić na uregulowanie rytmu serca na podobnej zasadzie co rozrusznik serca.
   
Badacze przeprowadzili już doświadczenia z tą metodą za pomocą programu komputerowego i zamierzają ją ulepszyć, aby dokładnie poznać możliwości tej techniki. W ten sposób mogą się dowiedzieć, do których konkretnie komórek należy wprowadzić opsyny oraz jaka  ilość światła jest potrzebna do tego typu zabiegu.
   
Naukowcy uważają, że może już w tej dekadzie uda się praktycznie wykorzystać metodę świetlną na żywym sercu.
    
- Zaletą korzystania z modelu numerycznego jest to, że od początku wiemy, które doświadczenia mogą przynieść efekty i dzięki temu badania szybciej posuwają się naprzód - wyjaśnia Patrick M. Boyle, członek zespołu badawczego.
   
Korzyści związane z zastosowaniem metody świetlnej są liczne: technika ta jest mniej inwazyjna, bardziej precyzyjna i energooszczędna.
   
Naukowcy już marzą o budowie nowej generacji  rozruszników i defibrylatorów, które będę funkcjonować dzięki opracowanej przez nich technologii.