أدت زراعة طرية يتم تركيبها دون غرز إلى خفض ضغط الدم لدى الفئران، مما يشير إلى طريقة لعلاج ارتفاع ضغط الدم مع ضرر أقل للأنسجة المحيطة.
يعاني ما يقرب من نصف البالغين في الولايات المتحدة من ارتفاع ضغط الدم، وهو السبب الرئيسي لأمراض القلب. يمكن أن تساعد الأدوية والتغييرات في النظام الغذائي أو نمط الحياة، ولكن يعاني حوالي واحد من كل 10 أشخاص مصابين بهذه الحالة من ارتفاع ضغط الدم المقاوم للأدوية. بالنسبة لهؤلاء المرضى، يمكن أن يصبح التحكم في ضغط الدم تحديًا مستمرًا.
وقال تاو تشو، مؤلف الدراسة والأستاذ المساعد في علوم الهندسة والميكانيكا بجامعة وورملي فاميلي: “بالنسبة للعديد من المرضى، فإن تناول مجموعة من ثلاثة إلى خمسة أدوية لا يخفف من ارتفاع ضغط الدم لديهم”. ولاية بنسلفانيا. “في هذه الحالات، فإن الأجهزة الإلكترونية الحيوية التي تستخدم الإشارات الكهربائية لتعديل أنظمة الاستجابة الطبيعية للجسم تقدم شكلاً واعداً من العلاج البديل.” ينتمي تشو أيضًا إلى مركز ولاية بنسلفانيا للهندسة العصبية، ومعاهد هاك لعلوم الحياة، ومعهد أبحاث المواد.
قام تشو وزملاؤه بتطوير CaroFlex ، وهو جهاز ناعم ومطاط ومطبوع ثلاثي الأبعاد يتم توصيله بالشريان ويوفر تحفيزًا كهربائيًا لطيفًا. وفي نموذج القوارض، خفض ضغط الدم بينما تسبب ضررًا أقل بكثير للأنسجة المحيطة، حسبما ذكر الباحثون في ورقة بحثية نُشرت مؤخرًا في مجلة جهاز.
النبضات الكهربائية تخفض ضغط الدم لدى الفئران
يعمل الجهاز من خلال نظام التحكم في الضغط الموجود في الجسم بالفعل. تكتشف النهايات العصبية المتخصصة التي تسمى مستقبلات الضغط التغيرات في مقدار تمدد جدران الشرايين. إنها تحفز منعكس مستقبلات الضغط، أو منعكس الضغط، الذي يساعد على تنظيم ضغط الدم، بما في ذلك عن طريق تغيير مدى انقباض الأوعية الدموية. توجد مستقبلات الضغط في جميع أنحاء الجسم، ويتركز الكثير منها في الجيب السباتي، وهي منطقة صغيرة بالقرب من فروع الشريان السباتي.
يحمل هذا الشريان الدم الغني بالأكسجين إلى الرأس والرقبة. وأوضح تشو أن تطبيق التحفيز الكهربائي في الجيب السباتي يمكن أن ينشط تلك المستقبلات وينشط المنعكس لخفض ضغط الدم.
ولاختبار ما إذا كان CaroFlex يمكنه القيام بذلك في حيوان حي، قام الباحثون بزرعه في الجيب السباتي في الفئران. قامت أجهزة الاستشعار الموجودة على أجسام الحيوانات بمراقبة ضغط الدم خلال فترة اختبار مدتها 10 دقائق. أربعة من الترددات الكهربائية الخمسة التي تم اختبارها أدت إلى انخفاض ضغط الدم، مع انخفاض القراءات بأكثر من 15٪ في المتوسط.
عندما فحص الباحثون الأنسجة الملامسة لـ CaroFlex بعد أسبوعين، لم يجدوا أي ضرر واضح أو استجابة مناعية.
يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية الناعمة بدون غرز
هناك عدد قليل من الأجهزة المتاحة تجاريًا تستخدم بالفعل التحفيز الكهربائي لتفعيل هذا المنعكس. يتمثل التحدي الهندسي في إبقاء القطب الكهربائي متصلاً بالشريان الذي يتمدد وينكمش باستمرار. تُصنع الأجهزة التقليدية عمومًا من معادن صلبة ومواد بلاستيكية، والتي لا تتناسب جيدًا مع السلوك الميكانيكي للأنسجة الرخوة. وقال تشو: “عادة ما يتم تثبيت هذه الأجهزة في مكانها بالغرز”. “يمكن أن تسبب هذه الغرز ضررًا للأجهزة، والأهم من ذلك، الأنسجة التي تتكامل معها بمرور الوقت، حيث تتمدد الشرايين وتتقلص للمساعدة في تحريك الدم حول الجسم.”
يتم تصنيع CaroFlex بشكل أساسي من مادة هيدروجيل، وهي مادة ناعمة تشبه الهلام تتناسب بشكل أفضل مع مرونة الأنسجة. تشكل الهلاميات المائية الموصلة الأقطاب الكهربائية التي توفر التحفيز الكهربائي، في حين توفر الهلاميات المائية اللاصقة ارتباطًا قويًا وغير سام مصممًا للسماح للجهاز بالالتصاق دون ألم بالأنسجة البيولوجية دون غرز. استخدم الفريق الطباعة ثلاثية الأبعاد لبناء هذا المزيج من المكونات الكهربائية واللاصقة.
فحصت الاختبارات المعملية على عينات الأنسجة ما إذا كانت المواد يمكن أن توفر المرونة والارتباط الذي يمكن الاعتماد عليه. امتدت CaroFlex إلى أكثر من ضعف حجمها الأصلي قبل أن تنكسر. حافظ الغشاء اللاصق الخاص به على التصاق قوي ومستمر، بما في ذلك عند تصنيعه من مخاليط تم تخزينها لمدة ستة أشهر. وقام الباحثون أيضًا بمقارنة CaroFlex مع الأقطاب الكهربائية الحيوية البلاتينية التقليدية. وبتمرير تيارات كهربائية عبر كل نوع، قاموا بقياس مدى تأثير المواد المختلفة على الموصلية. وأفاد الفريق أن CaroFlex التصق بشكل أوثق بالأنسجة وقدم اتصالاً كهربائيًا أكثر موثوقية من الأقطاب الكهربائية التقليدية.
تظل التجارب البشرية هدفًا مستقبليًا
ومع إثبات أن CaroFlex يعمل في الأنسجة الحية ودليل على توافق الأنسجة، قال تشو إن الخطوات التالية هي تحسين فعاليته وتوسيع نطاق النهج. والهدف النهائي هو إجراء تجارب سريرية لاختباره كعلاج لارتفاع ضغط الدم لدى البشر.
وقال تشو: “يقود مختبرنا بنشاط العديد من التطورات في مجال الإلكترونيات الحيوية المطبوعة ثلاثية الأبعاد لاستخدامها في جميع أنحاء الجسم، وهو أمر مثير”. “يسمح لنا نهج التصنيع هذا بتصميم وتصنيع وتكييف الإلكترونيات الحيوية للتجارب السريرية المحتملة والتوزيع التجاري بكفاءة أكبر بكثير من طرق التصنيع التقليدية.”
المرجع: “الواجهة الإلكترونية اللاصقة الحيوية الخالية من الخياطة والقابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد لعلاج ارتفاع ضغط الدم” بقلم مارزيا مؤمن، صلاح الدين أحمد، عرفات حسين، جيا صن، شيني وانغ، بسمة المحمود، جياشو رين، لي بانغ هوانغ، عمر فاروق، جون بيسوجنانو وتاو تشو، 5 مايو 2026، جهاز.
دوى: 10.1016/j.device.2026.101150
تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية.
لا تفوت أي اختراق:
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.