ایمپلنتهای کشسان به کمک درمان فشار خون بالا میآیند
به گزارش تابناک به نقل از ایسنا، فشار خون بالا در حال حاضر یکی از علل اصلی بیماری قلبی است و تقریباً نیمی بزرگسالان را تحت تأثیر قرار میدهد. تقریباً از ۱۰ نفر این بیماران، یک نفر فشار خون مقاوم به دارو را تجربه میکند که درمان آن میتواند دشوار باشد، اما پژوهشگران «دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا» (Penn State) معتقدند ایمپلنتهای کوچکی که به آرامی به یکی از حیاتیترین شریانهای بدن شوک وارد میکنند، میتوانند درمان مؤثری را ارائه دهند.
به نقل از مدیکالاکسپرس، این گروه پژوهشی نوع جدیدی از دستگاههای بیوالکترونیک چاپ سهبعدی ساختهشده از مواد نرم و کشسان و یک بخش چسبنده را ابداع کردند که به دستگاه کمک میکند تا بدون درد به بافت بیولوژیکی بچسبد. پژوهشگران گزارش دادند که طرح جدید آنها موسوم به «کاروفلکس» (CaroFlex) روی یک مدل از جوندگان آزمایش شده است. به گفته آنها، کاروفلکس فشار خون را کاهش میدهد و در عین حال آسیب بسیار کمتری را به بافت اطراف وارد میکند.
به گفته «تائو ژو» (Tao Zhou) از پژوهشگران این پروژه، فشار خون بالا به طور سنتی با داروهای گوناگون و تغییرات در سبک زندگی یا رژیم غذایی قابل درمان است. با وجود این، فشار خون مقاوم به دارو یک بیماری فراگیر و اغلب مزمن است که به درمانهای مرسوم به خوبی یا اصلاً پاسخ نمیدهد. ژو گفت: برای بسیاری از بیماران، حتی مصرف ترکیبی از سه تا پنج دارو نیز فشار خون بالا را در آنها کاهش نمیدهد. در این موارد، دستگاههای بیوالکترونیک که از سیگنالهای الکتریکی برای تعدیل سیستمهای پاسخ طبیعی بدن استفاده میکنند، شکل امیدوارکنندهای را از درمان جایگزین ارائه میدهند.
این سیستم پاسخ، «رفلکس بارورسپتور» (Baroreceptor Reflex) یا «بارورفلکس» (Baroreflex) است که در آن، دیوارههای شریانهای انتقالدهنده خون منقبض و منبسط میشوند تا تغییرات فشار خون را برطرف کنند. این کار توسط پایانه عصبی تخصصی به نام بارورسپتورها آغاز میشود که در سراسر بدن یافت میشوند و تغییرات رخداده در کشش شریانها را رصد میکنند. بسیاری از این گیرندهها در سینوس کاروتید قرار دارند که شریان کاروتید - یک مسیر حیاتی که خون غنی از اکسیژن را از ریهها به دستها، صورت و گردن میرساند – در آن به چندین شاخه منشعب میشود.
به گفته ژو، بیوالکترونیکهایی که روی این سینوس قرار میگیرند میتوانند از فرکانسهای گوناگون الکتریسیته برای تحریک بارورسپتورها بهره ببرند، رفلکس را به طور ایمن تعدیل کنند و فشار خون بالا را کاهش دهند. چند دستگاه بیوالکترونیک تجاری برای این کار وجود دارد، اما آنها معمولاً از فلزات و پلاستیکهای سفت ساخته میشوند که به خوبی با بافتهای نرم بدن ادغام نمیشوند.
ژو گفت: این دستگاهها معمولاً با بخیه در جای خود نگه داشته میشوند. این بخیهها میتوانند به مرور زمان به دستگاهها و مهمتر از آن، به بافتهایی که با آنها ادغام شدهاند آسیب برسانند، زیرا شریانها برای کمک به حرکت خون در بدن، کشیده و کوچک میشوند.
این گروه پژوهشی در پی حل کردن چنین مشکلاتی با چاپ سهبعدی کاروفلکس بودند که عمدتاً از هیدروژل - یک ماده نرم و ژلهای - ساخته شده بود. هیدروژلهای رسانا الکترودهایی را تشکیل میدهند که برق را در سراسر دستگاه منتقل میکنند؛ در حالی که هیدروژلهای چسبنده، چسبی قوی، اما غیرسمی ارائه میدهند. به گفته ژو، این طرح با مکانیک بافتی که بیوالکترودها در آن پیادهسازی شدهاند، مطابقت بیشتری دارد. فرکانسهای الکتریکی ملایم تولیدشده توسط الکترودها، بارورفلکس را درگیر میکنند.
ژو گفت که او و گروهش برای ارزیابی عملکرد کاروفلکس، آن را در آزمایشگاه روی نمونههای بافت اعمال کردهاند و ویژگیهای فیزیکی آن را مورد بررسی قرار دادهاند. آزمایشها نشان داد که کاروفلکس میتواند پیش از شکستن، بیش از دو برابر اندازه اولیه خود کشیده شود. این در حالی بود که لایه چسب، چسبندگی قوی و مداومی را حتی با استفاده از مخلوطهای نگهداریشده به مدت ۶ ماه نشان داد.
پژوهشگران در مرحله بعد، عملکرد الکتریکی کاروفلکس را با بیوالکترودهای سنتی ساختهشده از پلاتین مقایسه کردند و جریانهای الکتریکی را از طریق هر الکترود فرستادند و تأثیر مواد سازنده گوناگون را بر رسانایی کلی آنها مورد بررسی قرار دادند. آنها گزارش دادند که کاروفلکس نسبت به الکترودهای سنتی، اتصال الکتریکی محکمتر و قابل اعتمادتری به بافتها دارد.
پژوهشگران برای آزمایش بیشتر کاروفلکس، این سیستم را در سینوس کاروتید موشهای صحرایی کاشتند. حسگرهای قراردادهشده روی بدن موشها، فشار خون آنها را کنترل میکردند و به پژوهشگران امکان میدادند تا تأثیر کاروفلکس را در یک بازه زمانی ۱۰ دقیقهای مشاهده کنند. چهار فرکانس از پنج فرکانس الکتریکی گوناگون آزمایششده، فشار خون فعال را به طور میانگین بیش از ۱۵ درصد کاهش دادند. پژوهشگران پس از دو هفته دریافتند که بافتهای لمسشده توسط کاروفلکس، تمیز و عاری از آسیب یا پاسخ ایمنی به نظر میرسند.
ژو گفت از آنجا که سازگاری و عملکرد این طرح در بافت زنده تأیید شده است، گام بعدی آنها تنظیم دقیق اثربخشی کاروفلکس و افزایش مقیاس این روش خواهد بود که در نهایت به آزمایشهای بالینی برای درمان فشار خون بالا در انسان میانجامد.
این پژوهش در مجله «Device» به چاپ رسید.
