[Nat. Biotechnol.] 四院院士、柔性电子开创性领军人物John A. Rogers又一新作<可降解心脏起搏器>

John A. Rogers课题组展示了一种完全可生物吸收、可植入、无引线、无电池的心脏起搏器。所用的材料当暴露于生物流体时，通过代谢作用和水解以时间可控的方式进行吸收。该心脏起搏器在所需的使用期内保持出色的生物相容性和稳定的功能。在治疗完成后的一段时间内，这些装置会通过自然生物过程完全消失。通过谐振电感耦合的无线能量传输以无需电池的方式为系统供电，并允许在没有经皮导线的情况下进行外部控制。

图1. 生物可吸收、可植入、无引线、无电池心脏起搏器的材料、设计特征和建议用途：（a）左：安装在心肌组织上的装置示意图。中：电子元件由三个功能部分组成：（1）无线接收器，由电感线圈（W/Mg；厚度~700 nm/~50 μm）、RF PIN二极管（Si NM有源层，厚度320 nm）和介电夹层（PLGA，厚度50 μm），用作功率收集器和控制接口；（2）柔性延伸电极（W/Mg；厚度~700 nm/~50 μm）；（3）末端带有暴露电极的接触垫，与心肌组织接触（插图）。小烛树蜡中W微粒的复合糊状物用作电气互连。整个系统（不包括接触垫）位于两个PLGA封装层之间（厚度~100 μm）。右图：装置的所有组件都通过体内的水解和代谢作用自然地生物再吸收。PLGA降解为单体乙醇酸和乳酸，W/Mg 电极分别降解为WOx和 Mg(OH)2；Si NM降解为无毒的Si(OH)4。小烛树蜡的溶解是通过水解使酯、酸酐和部分裂解而发生的。（b）与在生理温度（37 °C）下浸入PBS（pH 7.4）相关的装置的溶解图像。比例尺，10 mm。

该设备可以有效地捕捉和维持不同物种和平台的心律，包括人类心脏切片和小鼠、大鼠、兔和犬的心脏。起搏器的所有组件都是生物相容的，可以在五到七周内自然吸收到身体的生物流体中，无需手术取出。总之，这些结果为生物可吸收电子技术奠定了基础，该技术旨在解决心脏病患者重要护理领域未满足的需求。

通过消除外科提取手术对经皮导线的需求，克服了传统临时设备的主要缺点，从而提供了降低成本和改善患者护理结果的潜力。这种不寻常的设备可能代表了临时起搏技术的未来。作为这项技术基础的生物可吸收材料可以创建一整套诊断和治疗瞬态设备，用于监测疾病和治疗的进展，提供电、药理学、细胞治疗、基因重编程等。通过进一步修改，最终有可能通过腿部或手臂的静脉植入这种生物可吸收起搏器，在这种情况下，也有可能为心脏病发作的患者或接受导管手术的患者提供临时起搏，例如经导管主动脉瓣置换术。

参考文献：

Yeon Sik Choi, Rose T. Yin, Anna Pfenniger, JahyunKoo1, Raudel Avila, K. Benjamin Lee, Sheena W. Chen, Geumbee Lee, Gang Li, YunQiao, Alejandro Murillo-Berlioz, Alexi Kiss, Shuling Han, Seung Min Lee1,Chenhang Li, Zhaoqian Xie, Yu-Yu Chen, Amy Burrell, Beth Geist, Hyoyoung Jeong,Joohee Kim, Hong-Joon Yoon, Anthony Banks, Seung-Kyun Kang, Zheng Jenny Zhang,Chad R. Haney, Alan Varteres Sahakian, David Johnson, Tatiana Efimova,Yonggang Huang, Gregory D. Trachiotis, Bradley P. Knight, Rishi K. Arora, IgorR. Efimov, John A. Rogers, Fully implantable and bioresorbable cardiac pacemakerswithout leads or batteries, Nat. Biotechnol. https://doi.org/10.1038/s41587-021-00948-x.

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