Yaklaşık yedi yıl süren ortak araştırma sonucunda ortaya çıkan cihaz, Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi, Tsinghua Üniversitesi, Pekin Üniversitesi ve çeşitli hastanelerin iş birliğiyle geliştirildi. Çalışmaya ilişkin bulgular, saygın bilim dergisi Nature Biomedical Engineering’de yayımlandı.

Araştırmanın ilk yazarı ve Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi’nde doçent olan Ouyang Han, bu teknolojik atılımın kalp pilinin çalışma ömrünü doğal kalbin ömrüyle eşitleyebileceğini belirtti. Ouyang’a göre bu gelişme, hastaların tekrar tekrar ameliyat olmasını gerektiren cihaz değişimi sorununa çözüm sunarken, ömür boyu bakım gerektirmeyen ve insan-makine simbiyozuna dayalı implant teknolojilerinin önünü açıyor.

NEDEN KRİTİK ÖNEMDE?

Kalp pilleri, kalp ritim bozukluğu yaşayan hastalarda hayati öneme sahip. Bunun yanı sıra benzer biyoelektronik implantlar, hareket, görme ve işitme fonksiyonlarının geri kazandırılmasında, ağrı kontrolünde ve hastalık teşhisinde de yaygın olarak kullanılıyor. Bu cihazlar, erken müdahale, hassas tedavi ve uzun vadeli hastalık yönetimi açısından kritik rol oynuyor.

Ancak mevcut kalp pillerinin en büyük sorunlarından biri, batarya ömrünün sınırlı olması. Batarya tükendiğinde hastaların yeni bir ameliyat geçirmesi gerekiyor; bu durum hem ek sağlık riskleri hem de ciddi mali yük anlamına geliyor. Bu nedenle alandaki temel hedef, sürdürülebilir enerji kaynağına sahip, ömür boyu çalışabilecek implantlar geliştirmek olarak öne çıkıyor.

Yeni geliştirilen kapsül boyutundaki kalp pilinin en dikkat çekici özelliği, entegre enerji yenileme modülü. Bu sistem, kalbin doğal hareketlerinden doğan kinetik enerjiyi elektromanyetik indüksiyon yoluyla elektrik enerjisine dönüştürüyor.

ÖMÜR BOYU ÇALIŞABİLECEK

Yapılan testler, cihazın ürettiği enerjinin ömür boyu çalışmayı mümkün kılan kritik eşiğin üzerinde olduğunu gösterdi. Böylece kalp pili, harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan kalp ritmini hassas şekilde düzenleyebiliyor.

Cihazın minyatür tasarımı ve yüksek biyouyumluluğu ile kanla uyumluluğu, minimal invaziv yöntemlerle damar yoluyla yerleştirilmesine olanak tanıyor. Bu da cerrahi travmayı önemli ölçüde azaltıyor.

Araştırma ekibi ayrıca manyetik levitasyon temelli sadeleştirilmiş bir enerji tampon yapısı geliştirdi.

Bu yapı, enerji kaybını ve mekanik sürtünmeyi en aza indirirken, neredeyse sıfır başlatma eşiği, yüksek enerji dönüşüm verimliliği ve kalp içinde istikrarlı güç üretimi sağlıyor. Aynı zamanda sistem mimarisini basitleştirerek uzun vadeli çalışma kararlılığını artırıyor.

Bir ay süren hayvan deneylerinde, kalp pilinin tamamen otonom şekilde çalıştığı ve kalp ritmini sürekli olarak düzenlediği gözlemlendi. Araştırmacılar, elde edilen sonuçların klinik kullanıma geçiş açısından umut verici olduğunu vurguluyor.