تیمی از پژوهشگران، به سرپرستی محققان دانشگاه نورثوسترن و دانشگاه تگزاس در آستین (UT)، ایمپلنت نانویی ایجاد کردهاند که از نظر ظاهری شباهت زیادی به خالکوبی روی بدن دارد و از نظر ابعاد تقریبا در حد یک تار مو است.
محققان پس از کاشت این دستگاه روی یک مدل موش، نشان دادند که این خالکوبی گرافنی میتواند با موفقیت ریتمهای نامنظم قلب را حس کند و سپس تحریک الکتریکی را از طریق یک سری پالس بدون محدود کردن یا تغییر حرکات طبیعی قلب ایجاد کند. این فناوری همچنین از نظر نوری شفاف است و به محققان این امکان را میدهد تا از منبع خارجی نور برای ضبط و تحریک قلب استفاده کند.
ایگور ایفیموف، از محققان این پروژه میگوید: «یکی از چالشهای ضربان سازهای فعلی و دستگاههای ضربان ساز این است که آنها به سختی میتوانند روی سطح قلب قرار بگیرند. به عنوان مثال، الکترودهای دفیبریلاتور در اصل سیم پیچهایی هستند که از سیمهای بسیار ضخیم ساخته شدهاند. این سیمها انعطاف پذیر نیستند و میشکنند. وجود رابطهای سفت و سخت در برخورد با بافتهای نرم، مانند قلب، میتوانند عوارض مختلفی ایجاد کنند. در مقابل، دستگاه نرم و انعطافپذیر ما به طور مستقیم و یکپارچه بر روی قلب قرار گرفته تا اندازهگیریهای دقیقتری انجام دهد.»
اختلالات آریتمی قلب، هنگامی رخ میدهد که قلب خیلی سریع یا خیلی آهسته میتپد. در حالی که برخی از موارد آریتمی جدی نیست، بسیاری از موارد میتوانند منجر به نارسایی قلبی، سکته مغزی و حتی مرگ ناگهانی شوند. پزشکان معمولاً آریتمی را با ضربان سازهای قابل کاشت و دستگاههای ضربان ساز که ضربان قلب غیر طبیعی را تشخیص میدهند و سپس ریتم را با تحریک الکتریکی درست میکنند، درمان میکنند. در حالی که این دستگاهها نجاتدهنده هستند، ماهیت سفت و سخت آنها ممکن است حرکات طبیعی قلب را محدود کند، به بافتهای نرم آسیب برساند، باعث ناراحتی شود و عوارضی مانند تورم دردناک، سوراخها، لختههای خون، عفونت و موارد دیگر را در بدن ایجاد کند.
با توجه به این چالشها، محققان این پروژه به دنبال ایجاد یک وسیله سازگار با بافتهای نرم بودند. محققان پس از بررسی چندین ماده، روی گرافن متمرکز شدند. محققان گرافن را درون یک غشای سیلیکون انعطافپذیر و الاستیک قرار دادند سپس، آنها به آرامی نوار طلا (با ضخامت ۱۰ میکرون) را بر روی لایه محصور قرار دادند تا به عنوان یک اتصال الکتریکی بین گرافن و الکترونیک خارجی که برای اندازهگیری و تحریک قلب استفاده میشود، عمل کند. سرانجام آن را روی قلب قرار دادند. کل ضخامت همه لایهها با هم در کل حدود ۱۰۰ میکرون است. دستگاه حاصل به مدت ۶۰ روز در قلب در دمای بدن پایدار بود.