医用生体工学：電気療法用のミリメートルスケールの生体吸収性オプトエレクトロニックシステム

一時的ペースメーカーは、術後などの状況で短期的に徐脈を呈する患者のケアに不可欠である。従来のデバイスは侵襲的な心臓切開手術や低侵襲的な血管内手術が必要で、いずれも小児患者や成人患者にとって大きな負担である。他にも合併症として、感染症、心筋の切創や穿孔、外部電源や制御システムの交換のリスクが挙げられる。今回我々は、内蔵型の電力供給装置に加え、電気療法に一般化された機能と、一時的心臓ペーシングへの具体的応用機会を有するワイヤレス光学制御機構を備えた、ミリメートルスケールの生体吸収性オプトエレクトロニクスシステムを提示する。これらのデバイスは極めて小さいため、経皮注射や血管内送達などでの最小侵襲性の埋め込みが可能である。実験的研究によって、マウス、ラット、ブタ、イヌ、ヒトの心臓モデルにおいて、単一部位、複数部位の両方で、効果的なペーシングが実証された。皮膚貼付型ワイヤレスデバイスと併用することによって、不整脈検出時に自律的閉ループ動作が可能になる。追加研究によって、こうした小型デバイスと他の埋め込み医療器具との併用（例えば、経カテーテル大動脈弁置換システムのフレームに取り付けられ個別または集合的に使用される一連のペースメーカー）において、手術後の房室ブロックのリスクに対処する独自の解決策を提供する機会が例証された。今回の基盤技術は、神経や骨の再生、創傷治療、疼痛管理など、電気療法における多種多様のさらなる応用に容易に適合可能である。

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