Grafen już od lat rewolucjonizuje medycynÄ™. Pomaga zwalczać komórki nowotworowe, jest wykorzystywany w sekwencjonowaniu DNA, w protezach i implantach. Na bazie grafenu powstaÅ‚y mikrocienkie tatuaże, które mierzÄ… stan serca, wykonujÄ…c jednoczeÅ›nie odczyty elektrokardiografu i sejsmokardiografu. Polscy naukowcy opracowali grafenowÄ… sondÄ™ Heart Sense, która rozwiÄ…zuje kluczowy problem operacji wszczepiania by-passów, czyli utratÄ™ sygnaÅ‚u EKG. Elektrody przyczepione do ciaÅ‚a czÄ™sto nie rejestrowaÅ‚y sygnaÅ‚u. Cienka i lekka sonda na bazie grafenu odczytuje sygnaÅ‚ bezpoÅ›rednio z serca i wykrywa nawet mikrozawaÅ‚y w trakcie operacji.
– Grafen jest niesamowitÄ… strukturÄ… geometrycznÄ… wÄ™gla. Ma wiele cech, m.in. doskonale przewodzi prÄ…d. WykorzystaliÅ›my tÄ™ funkcjÄ™ do wykrywania zaburzeÅ„ sygnaÅ‚u elektrycznego generowanego przez serce. Ponieważ jest to wÄ™giel, jest on substancjÄ… zgodnÄ… biologicznie, nie jest traktowany jak ciaÅ‚o obce. W czasie zawaÅ‚u serca dochodzi do zaburzenia czynnoÅ›ci elektrycznej i tÄ™ czynność elektrycznÄ… grafen potrafi wykryć i jÄ… przewieźć do monitora – mówi agencji Newseria Innowacje dr n. med. Grzegorz Suwalski, kardiochirurg, prezes zarzÄ…du Quantum Innovations.
Grafen jest dobrym przewodnikiem elektrycznym, lepszym niż miedź. TÄ™ funkcjÄ™ wykorzystali naukowcy, którzy pracujÄ… nad Å›rodkami przeciwnowotworowymi. Grafen odróżnia komórki nowotworowe od zdrowych poprzez nadpobudliwość elektrycznÄ… tych pierwszych. W kontakcie z jednym z ogniw materiaÅ‚ grafenowy zbiera dużą liczbÄ™ elektronów, co znaczÄ…co zmienia energiÄ™ drgaÅ„ jego atomów wÄ™gla. Naukowcy opracowali też minitatuaże, które przyczepione do skóry mierzÄ… pomiary EKG i SCG serca.
Polscy naukowcy poszli krok dalej. Stworzyli cienkÄ… i lekkÄ… sondÄ™ Heart Sense, która przyczepiona bezpoÅ›rednio do serca jest w stanie rozpoznać nawet mikrozawaÅ‚y podczas operacji na otwartym sercu. Jest przy tym znacznie dokÅ‚adniejsza niż zwykÅ‚e elektrody przyczepione do ciaÅ‚a.
– Heart Sense jest nowym typem biosensora do stosowania w kardiochirurgii, drukowanym metodÄ… elektroniki drukowanej. To cienka folia, na której nadrukowanych jest kilka warstw majÄ…cych różne funkcje. Pierwsza z nich to warstwa adhezyjna, która zwiÄ™ksza siÅ‚Ä™ przylegania zawartych w niej czÄ…steczek skrobi do powierzchni organu. Ta warstwa przytrzymuje elektrodÄ™ caÅ‚kowicie bezinwazyjnie na powierzchni serca na każdej jego części, nie przesuwa siÄ™ w trakcie pracy serca. Druga warstwa to warstwa grafenowa, czyli ta, która jest odpowiedzialna za zbieranie sygnaÅ‚u elektrycznego – tÅ‚umaczy dr Grzegorz Suwalski.
Nowa sonda to odpowiedź na pandemiÄ™ obecnych czasów, czyli choroby wieÅ„cowe. Miażdżyca oraz choroba wieÅ„cowa to najczÄ™stsze przyczyny niewydolnoÅ›ci serca. Tylko w Polsce cierpi na niÄ… niemal 700 tys. pacjentów, jest zaÅ› przyczynÄ… nawet 60 tys. zgonów rocznie. Operacja wszczepiania by-passów, czyli pomostowania tÄ™tnic wieÅ„cowych, to jedna z czÄ™stszych operacji na otwartym sercu. Jest przy tym stosunkowo bezpieczna, z różnych badaÅ„ wynika, że Å›miertelność nie przekracza 2–3 proc. Jednak problemem podczas zabiegu jest nieoptymalne monitorowanie ukrwienia serca.
– W operacjach wykonywanych tÄ… technikÄ… dochodzi do koniecznoÅ›ci ratunkowego zastosowania krążenia pozaustrojowego wynikajÄ…cego czÄ™sto z niedokrwienia serca. Nie widzimy tego w czasie operacji, ponieważ elektrody skórne przyczepione do powierzchni pacjenta sÄ… caÅ‚kowicie dysfunkcjonalne. Z powodu otwartej klatki piersiowej, zmian pozycji serca w niej sygnaÅ‚ elektryczny serca nie jest przewodzony do tych elektrod. PostawiliÅ›my sobie za cel przywrócić optymalne monitorowanie ukrwienia serca poprzez stworzenie elektrody, która dziaÅ‚a bezpoÅ›rednio na jego powierzchni – podkreÅ›la prezes Quantum Innovations.
Testowe operacje potwierdziÅ‚y skuteczność Heart Sense. UdowodniÅ‚y też, że sonda wykrywa zawaÅ‚ serca lepiej niż dotychczas stosowane skórne elektrody EKG. Dodatkowo samo oprogramowanie monitora nie wymaga żadnego zaangażowania ze strony zespoÅ‚u operacyjnego, urzÄ…dzenie dziaÅ‚a samoczynnie i dostarcza sygnaÅ‚ EKG przez caÅ‚y czas trwania operacji. W ten sposób minimalizuje ryzyko zawaÅ‚u i pooperacyjnych powikÅ‚aÅ„ wynikajÄ…cych z niedokrwienia mięśnia sercowego.
– UrzÄ…dzenie Heart Sense jest zaprojektowane do stosowania w operacjach pomostowania tÄ™tnic wieÅ„cowych wykonywanych technikÄ… bez zastosowania krążenia pozaustrojowego. To jest 40 proc. wszystkich operacji wszczepiania by-passów na Å›wiecie. Ten rynek wynosi obecnie kilkaset tysiÄ™cy operacji rocznie. Wprowadzimy urzÄ…dzenie w ciÄ…gu dwóch–trzech lat już na sale operacyjne – zapowiada dr Grzegorz Suwalski.