世界最小心脏起搏器——比米粒还小，注射植入后能自行溶解

Northwestern University

世界上已知最小的起搏器（一种比一粒米还小的设备）可以通过微创技术植入，并且在不再需要时可自行溶解。研究人员近日在《自然》杂志上描述了他们的发明（https://www.nature.com/articles/s41586-025-08726-4）。

起搏器是一种可植入设备，通过电刺激心肌来控制心率。许多患者因短期心脏问题（如心脏手术后恢复期间的心动过缓）需要临时起搏器。

传统的临时起搏器需要通过侵入性手术来植入和移除设备。这些手术过程存在很大风险，如感染或心肌损伤。西北大学生物医学工程和心脏病学教授Igor Efimov表示，这些并发症就是Neil Armstrong死亡的原因。他在心脏搭桥手术后安装了临时起搏器，但在移除导线时发生了致命的内出血。

为避免因移除起搏器而产生的问题，Efimov及其同事在2021年研发出了首个可溶解的起搏器（https://news.northwestern.edu/stories/2021/06/first-ever-transient-pacemaker-harmlessly-dissolves-in-body/）。尽管这个四分之一大小（约为常见尺寸的四分之一）的设备在动物实验中表现良好，但心脏外科医生询问是否有可能进一步将这种起搏器小型化以用于儿科的儿童医疗。

“我们的动力源于一种未被满足的需求：患有先天性心脏缺陷的儿童，”Efimov说道。

Efimov解释说，大约1%的儿童出生时患有先天性心脏缺陷。在进行这类缺陷的手术后，儿童通常只需要临时起搏器，因为他们的心脏通常会在七天左右自行修复。Efimov说，目标是为新生儿脆弱的小心脏制造出尽可能微小的临时起搏器。

微型可溶解起搏器的工作原理

这种新的13.8毫克重的起搏器尺寸仅为1.8毫米×3.5毫米×1毫米，能够放入注射器的针头内。在实验中，研究人员可以通过宽度小于3毫米的皮肤切口注射来植入它。

“这种起搏器的小尺寸是前所未有的，”Efimov说。

2021年那种四分之一大小（约为常见尺寸的四分之一）的起搏器依靠内置天线供电，这限制了进一步小型化的尝试。相比之下，这种新设备的电极在接触体液时会产生电流。这种设计无需外部电源、引出体外的导线和天线。

这种新设备是可生物降解的，在其使用寿命结束后会在体内溶解并被吸收——无需手术移除。新的起搏器也不会干扰磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT），这对需要常规医学影像检查的患者有益。

研究人员将新的起搏器与一个小巧、柔软、有弹性的可穿戴贴片搭配使用，该贴片贴在患者胸部。当这个贴片检测到心律不齐时，它会自动发射近红外光脉冲。这些脉冲透过患者的皮肤、胸骨和肌肉来无线控制起搏器，以与期望心率相对应的频率闪烁开启和关闭。

在实验中，科学家们发现他们的新型起搏器在大小型动物（如小鼠、大鼠、狗和猪）以及器官捐赠者的人类心脏上被证明是有效的。尽管它体积很小，但它提供的刺激与全尺寸起搏器一样多。

这种起搏器非常小，以至于研究人员可以在心脏各处安全地部署多个设备阵列。这种设置能够对心脏的多个区域进行更复杂的刺激，以恢复正常的心跳。科学家们补充说，他们还可以将这种新型起搏器整合到其他医疗设备中，例如心脏瓣膜置换术中，以帮助心脏病专家解决患者康复期间可能出现的并发症。

研究人员指出，这些小型可生物降解的植入物可能在心脏之外还有许多用途。例如，他们表示这些设备可被用作神经和骨骼再生、伤口治疗以及疼痛管理中的电刺激器。