نبض القلب يشغّل منظماً بلا بطارية في تجربة استمرت شهراً

نجح منظم قلب تجريبي في الاستفادة من حركة القلب نفسه لتوليد الكهرباء خلال اختبار قبل سريري على خنزير. وضع فريق من جامعة ويسكونسن ماديسون مولداً دقيقاً داخل كبسولة بحجم منظمات القلب اللاسلكية، ثم استخدم الطاقة الناتجة لإرسال نبضات تنظيمية خلال تجربة زرع استمرت شهراً.

الرقم الأهم
استمر الزرع شهراً واحداً، بينما يحتاج الجهاز الطبي إلى إثبات أداء موثوق يمتد سنوات قبل استخدامه لدى المرضى.

لماذا تمثل البطارية مشكلة داخل القلب؟

يُزرع منظم القلب اللاسلكي مباشرة داخل البطين، فلا يحتاج إلى جيب جراحي في الصدر أو أسلاك تمر عبر الأوردة. لكن البطارية تدوم عادة بين سبع وعشر سنوات، وتشغل أكثر من نصف حجم الجهاز ووزنه، وفق تقرير جامعة ويسكونسن ماديسون عن التجربة.

عند نفاد الطاقة، قد يكون إخراج الكبسولة القديمة صعباً، لذلك قد يزرع الأطباء منظماً جديداً ويتركون السابق في مكانه. مولد يعمل بحركة القلب يمكن أن يقلل الحاجة إلى تكرار الإجراء، لكن الطريق السريري ما زال طويلاً، بخلاف غرسة PRIMA الشبكية التي حصلت بالفعل على اعتماد أوروبي.

كيف تتحول الحركة إلى شحنة كهربائية؟

استبدل الباحثون حجرة البطارية بصفائح صغيرة متقابلة، تحمل إحداها طبقة نحاسية وتحمل الأخرى غشاءً من بوليمر مشحون بصورة معاكسة. تضغط حركة القلب الصفائح ثم تفصلها، فينشأ تيار بفعل التلامس والانفصال المتكرر، وهي آلية تسمى التوليد الكهربي الاحتكاكي (Triboelectric Generation).

بلغت كثافة القدرة في الاختبارات المخبرية 276.6 ميكروواط لكل سنتيمتر مكعب. وتشرح الدراسة المنشورة في Science Advances كيف صُمم المولد ليدخل في المساحة التي تشغلها البطارية داخل كبسولة تشبه جهاز Micra، وهو نظام تعرض Medtronic خصائصه السريرية الأساسية.

ما الذي أثبتته تجربة الخنزير؟

زرع الفريق نموذجاً واحداً وراقب أداءه وتوافقه مع الأنسجة لمدة شهر. استطاع المولد تشغيل التحفيز القلبي في الاختبارات الوظيفية، ولم يسجل الباحثون تفاعلات ضارة تتجاوز المتوقع من منظم لاسلكي تقليدي.

ليست هذه أول محاولة لاستخراج الطاقة من النبض. فقد عرضت دراسة سابقة على خنزير نُشرت عام 2024 نظاماً داخلياً ذاتي الطاقة. ما يضيفه التصميم الجديد هو رفع كثافة القدرة ضمن حجم قريب من جهاز معروف، لا إثبات أن المنظم سيعمل طوال حياة المريض.

ما الذي يحتاجه الجهاز قبل التجارب البشرية؟

يعمل الفريق الآن على تحويل الحركة القلبية غير المنتظمة إلى تذبذب ثابت داخل المولد. وستحتاج النسخ التالية إلى اختبارات على عدد أكبر من الحيوانات، وعبر سرعات نبض ووضعيات جسم مختلفة، إضافة إلى اختبارات إجهاد طويلة للتأكد من تحمل ملايين الدورات.

النتيجة المؤكدة ليست منظماً جاهزاً يدوم مدى الحياة، بل مولد صغير دخل في هيئة قريبة من منظم لاسلكي وشغّل التحفيز داخل قلب خنزير. السؤال الحاسم هو ما إذا كان سيحافظ على طاقة كافية وآمنة لسنوات، لا لشهر واحد.