Grafen już od lat rewolucjonizuje medycynę. Pomaga zwalczać komórki nowotworowe, jest wykorystywany w sekwencjonowaniu DNA, w protezach i implantach. Na bazie grafenu powstały mikrocienkie tatuaże, które mierą stan serca, wykonując jednocześnie odczyty elektrokardiografu i sejsmokardiografu. Polscy naukowcy opracowali grafenową sondę Heart Sense, która rozwiązuje kluczowy problem operacji wszczepiania by-passów, czyli utratę sygnału EKG. Elektrody przyczepione do ciała często nie rejestrowały sygnału. Cienka i lekka sonda na bazie grafenu odczytuje sygnał bezpośrednio z serca i wykrywa nawet mikrozawały w trakcie operacji.
– Grafen jest niesamowitą strukturą geometryczną węgla. Ma wiele cech, m.in. doskonale prewodzi prąd. Wykorystaliśmy tę funkcję do wykrywania zabureń sygnału elektrycznego generowanego prez serce. Ponieważ jest to węgiel, jest on substancją zgodną biologicznie, nie jest traktowany jak ciało obce. W czasie zawału serca dochodzi do zaburenia czynności elektrycznej i tę czynność elektryczną grafen potrafi wykryć i ją prewieźć do monitora – mówi agencji Newseria Innowacje dr n. med. Gregor Suwalski, kardiochirurg, prezes zarądu Quantum Innovations.
Grafen jest dobrym prewodnikiem elektrycznym, lepszym niż miedź. Tę funkcję wykorystali naukowcy, który pracują nad środkami preciwnowotworowymi. Grafen odróżnia komórki nowotworowe od zdrowych poprzez nadpobudliwość elektryczną tych pierwszych. W kontakcie z jednym z ogniw materiał grafenowy zbiera dużą liczbę elektronów, co znacząco zmienia energię drgań jego atomów węgla. Naukowcy opracowali też minitatuaże, które przyczepione do skóry mierą pomiary EKG i SCG serca.
Polscy naukowcy poszli krok dalej. Stworyli cienką i lekką sondę Heart Sense, która przyczepiona bezpośrednio do serca jest w stanie rozpoznać nawet mikrozawały podczas operacji na otwartym sercu. Jest przy tym znacznie dokładniejsza niż zwykłe elektrody przyczepione do ciała.
– Heart Sense jest nowym typem biosensora do stosowania w kardiochirurgii, drukowanym metodą elektroniki drukowanej. To cienka folia, na której nadrukowanych jest kilka warstw mających różne funkcje. Pierwsza z nich to warstwa adhezyjna, która zwiększa siłę przylegania zawartych w niej cząsteczek skrobi do powierchni organu. Ta warstwa przytrymuje elektrodę całkowicie bezinwazyjnie na powierchni serca na każdej jego części, nie presuwa się w trakcie pracy serca. Druga warstwa to warstwa grafenowa, czyli ta, która jest odpowiedzialna za zbieranie sygnału elektrycznego – tłumaczy dr Gregor Suwalski.
Nowa sonda to odpowiedź na pandemię obecnych czasów, czyli choroby wieńcowe. Miażdżyca oraz choroba wieńcowa to najczęstsze przyczyny niewydolności serca. Tylko w Polsce cierpi na nią niemal 700 tys. pacjentów, jest zaś przyczyną nawet 60 tys. zgonów rocznie. Operacja wszczepiania by-passów, czyli pomostowania tętnic wieńcowych, to jedna z częstszych operacji na otwartym sercu. Jest przy tym stosunkowo bezpieczna, z różnych badań wynika, że śmiertelność nie przekracza 2–3 proc. Jednak problemem podczas zabiegu jest nieoptymalne monitorowanie ukrwienia serca.
– W operacjach wykonywanych tą techniką dochodzi do konieczności ratunkowego zastosowania krążenia pozaustrojowego wynikającego często z niedokrwienia serca. Nie widzimy tego w czasie operacji, ponieważ elektrody skórne przyczepione do powierchni pacjenta są całkowicie dysfunkcjonalne. Z powodu otwartej klatki piersiowej, zmian pozycji serca w niej sygnał elektryczny serca nie jest prewodzony do tych elektrod. Postawiliśmy sobie za cel przywrócić optymalne monitorowanie ukrwienia serca poprzez stworenie elektrody, która działa bezpośrednio na jego powierchni – podkreśla prezes Quantum Innovations.
Testowe operacje potwierdziły skuteczność Heart Sense. Udowodniły też, że sonda wykrywa zawał serca lepiej niż dotychczas stosowane skórne elektrody EKG. Dodatkowo samo oprogramowanie monitora nie wymaga żadnego zaangażowania ze strony zespołu operacyjnego, urądzenie działa samoczynnie i dostarcza sygnał EKG prez cały czas trwania operacji. W ten sposób minimalizuje ryzyko zawału i pooperacyjnych powikłań wynikających z niedokrwienia mięśnia sercowego.
– Urądzenie Heart Sense jest zaprojektowane do stosowania w operacjach pomostowania tętnic wieńcowych wykonywanych techniką bez zastosowania krążenia pozaustrojowego. To jest 40 proc. wszystkich operacji wszczepiania by-passów na świecie. Ten rynek wynosi obecnie kilkaset tysięcy operacji rocznie. Wprowadzimy urądzenie w ciągu dwóch–trech lat już na sale operacyjne – zapowiada dr Gregor Suwalski.
