GRAFENOVÉ BIOROZHRANÍ PRO DIAGNOSTIKU A LÉČBU SRDEČNÍCH ARYTMIÍ

Poruchy srdečního rytmu stojí za významnou morbiditou, a taktéž jsou jednou z hlavních příčin kardiálních úmrtí. Invazivně jsou srdeční arytmie léčeny implantabilními zařízeními, jako jsou kardiostimulátory a defibrilátory, nebo ablační terapií, často ve spojení s elektroanatomickým mapováním. Jak implantabilní, tak ablační technologie vyžadují sofistikovaná biorozhraní pro akvizici elektrogramů, vedení terapeutické stimulace či aplikace ablační energie. V této práci je poprvé popsáno funkční grafenové biorozhraní pro komplexní srdeční elektrofyziologii in vivo.

S využitím submikrometrové tloušťky tkáňově konformních grafenových polí na nosičích z ultratenkého elastomeru je demonstrována akvizice elektrogramů, optické mapování a stimulace savčího srdce in vitro a in vivo. Ve druhé části je pomocí grafenového biorozhraní realizována léčba atrioventrikulární blokády.

Grafenová pole vykazují účinné elektrochemické vlastnosti, konkrétně impedanci rozhraní až 40 𝛀 cm2 při frekvenci 1 kHz, plošnou kapacitu až 63,7 mC cm-2 a vybíjecí schopnost akumulovaného náboje až 704 μC cm-2. Průhlednost grafenových struktur umožňuje současné optické mapování akčních potenciálů, aktivity transferu vápníkových iontů a optogenetické stimulace při realizaci elektrofyziologických procedur.

Toto sdělení se opírá o provedené systematické experimenty, shrnuje možnosti budoucího využití a předkládá vědecké důkazy o významném potenciálu grafenových biorozhraní pro pokročilou srdeční elektrofyziologii a léčbu arytmií. Díky submikrometrové tloušťce a vynikající konformitě vznikají jedinečná zařízení pro bezpočet dosud nerealizovatelných elektrofyziologických aplikací včetně optického mapovaní za současné stimulace i terapie.

Podpořeno MZ ČR – RVO (FNBr, 65269705)