Pacemaker: het hart moet de elektriciteit zelf opwekken

Alle inhoud van wordt gecontroleerd door medische journalisten.

MünchenPacemakers redden levens. Het haakje op de elektrische klokken in de kist: Als je batterij leeg is, is een operatie noodzakelijk. Dat zou snel kunnen veranderen: onderzoekers willen de bewegingen van het hart gebruiken om de nodige energie op te wekken.

Minigeneratoren zorgen voor elektriciteit

De bijzondere uitdaging van de nieuwe technologie: De daarvoor benodigde minigeneratoren moeten voldoende elektriciteit opwekken, maar mogen het werk van de orgels niet bemoeilijken. Daartoe ontwikkelde het team onder leiding van John A. Rogers van de University of Illinois compleet nieuwe soorten apparatuur. Ze zijn gebaseerd op extreem dunne draden van zogenaamd loodzirkonaattitanaat (PZT), dat speciale elektromagnetische eigenschappen heeft. Als de draden worden vervormd, ontstaat er een elektrische spanning - dit effect wordt piëzo-elektriciteit genoemd. De draden zijn omhuld met een biocompatibel materiaal. Plat naast elkaar opgesteld, werken ze samen om energie op te wekken.

Ultra flexibel materiaal

De beste plek voor kleine stroomopwekkers: het hart zelf "Het is een perfecte plek om mechanische energie op te wekken omdat het constant in beweging is", legt Rogers, hoofd van het onderzoek, uit. Voor hun experimenten bevestigden de onderzoekers de minigeneratoren plat aan de buitenwand van het hart. Bovendien zorgen de pompende bewegingen van de spier ervoor dat de PZT-draden in de apparaten voortdurend worden gebogen en weer recht worden gemaakt - waardoor elektriciteit wordt opgewekt. "Om ervoor te zorgen dat het werk van het hart niet wordt aangetast, zouden de gebruikte apparaten ultraflexibel moeten zijn", zegt de onderzoeker.

In een eerste stap pasten de wetenschappers levende hartspiercellen van ratten toe op de apparaten in het laboratorium. Zo konden ze ervoor zorgen dat de energieleveranciers geen giftige stoffen uitstoten. Ze testten de veerkracht van de apparaten door ze 20 miljoen keer te buigen en terug te brengen naar hun oorspronkelijke positie.

Opgeladen batterijen

Pas toen implanteerden de wetenschappers de energiegeneratoren direct op de harten, longen en diafragma's van varkens, schapen en koeien. Zo wisten ze genoeg energie op te wekken om een ​​pacemaker van stroom te voorzien.

De zaak is echter niet geheel vrij van risico's: "We weten dat de apparaten werken, maar we hebben er geen langdurige ervaring mee", legt Rogers uit. Hij denkt dat er geen problemen zullen zijn. Overeenkomstige tests zouden dit nog moeten waarborgen. Een potentieel risico zou bijvoorbeeld zijn dat de bekleding van de lood-zirkonaat-titanaatstructuren zou kunnen lekken. In dat geval zou er een giftige stof op het hart zitten. (zie)

Bron: John A. Rogers,: Conforme piëzo-elektrische energiewinning en opslag van bewegingen van het hart, de longen en het middenrif

Tags:  parasieten boekentip interview