维度网讯，麻省理工学院（MIT）与南加州大学（USC）等机构的研究人员合作，开发出一种利用超声波实现无创心脏起搏的新型可穿戴贴片设备。

传统的植入式心脏起搏器虽然挽救了数百万人的生命（美国约有300万成年人正在使用），但作为有创植入物仍存在风险。这项研究的梦想是通过超声波实现无创心脏刺激。新设计的设备为一枚可佩戴在胸前的小型贴片，贴片上的微型换能器通过胸部发送超声脉冲。这些超声波触发心脏细胞中经过基因工程改造的离子通道开放，使钙离子流入，从而告诉心脏细胞收缩和跳动。

研究人员应用了声遗传学（sonogenetics）方法来放大超声对心脏的影响，该方法沿用了光遗传学（optogenetics）的原理，通过基因操作使细胞对声音（包括超声波）做出反应。在实验室中，他们从胚胎干细胞中分化出心脏细胞，并对其进行基因改造以增加对超声波的敏感性。实验发现，经过基因操作的心脏细胞暴露于超声波时会与声波同步跳动，而未经过操作的细胞则没有这种反应。

在大鼠实验中，研究人员通过其尾部注射了声遗传超声增强溶液，然后将微型起搏器贴在大鼠胸前。当打开贴片时，超声波迅速调节了动物的心率，那些心率过慢或心跳不规律的个体均恢复正常、规律的心脏收缩。研究团队认为，这一步骤在临床上可以作为基因治疗的形式转化，从而实现无创起搏器。

该团队制作的原型包括一个约邮票大小的超声贴片和一个装有电池和电子元件的小型口袋设备。贴片的粘性部分由水凝胶材料制成，能牢固粘附皮肤并允许超声波无衰减通过。同一团队此前曾展示过一种使用超声波对深层器官和组织成像的贴片设计，他们现在计划将这两种方法结合到一个超声贴片中，以同时监测和调节心脏活动。赵选贺（Xuanhe Zhao）教授表示，有朝一日人们可以在身体不同部位贴上贴片，以进行长期成像、监测和闭环治疗性刺激。

这项研究成果发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）期刊上。MIT方面的合著者包括第一作者陈功（Chen Gong），以及李润泽（Runze Li）、宋元俊（Won Jun Song）、前博士后卢耿西（Gengxi Lu）、李树聪（Shucong Li）和刘晓川（Hsiao-Chuan Liu）。其他合作者来自哈佛大学（Harvard University）、加州大学洛杉矶分校（University of California at Los Angeles）以及南加州大学（USC）的多个研究小组。研究工作得到了美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）、美国国家科学基金会（National Science Foundation）等机构的支持。

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