طوّر باحثون في «جامعة نورث وسترن» و«جامعة تكساس» بأوستن في الولايات المتحدة الأميركية، أول غرسة قلبية مصنوعة من «الغرافين»، لعلاج ضربات القلب غير المنتظمة.
ويعد «الغرافين» مادة فائقة ثنائية الأبعاد تتمتع بخصائص فائقة القوة، وخفيفة الوزن، وموصلة.
وتشبه الغرسة في مظهرها شكل الوشم، وهي أرق من خصلة شعر وتعد أنحف غرسة قلبية معروفة حتى الآن، ومع ذلك تعمل مثل منظم ضربات القلب الكلاسيكي، كما أكد الباحثون في الدراسة المنشورة (الاثنين)، بدورية «أدفانسيد ماتريال».
وعلى عكس أجهزة تنظيم ضربات القلب الحالية وأجهزة تنظيم ضربات القلب المزروعة، والتي تتطلب مواد صلبة غير متوافقة ميكانيكياً مع الجسم، يندمج الجهاز الجديد بهدوء مع القلب لاستشعار ضربات القلب غير المنتظمة وعلاجها في الوقت نفسه. والغرسة رفيعة ومرنة بما يكفي لتتوافق مع ملامح القلب الدقيقة، بالإضافة إلى أنها قابلة للتمدد، وقوية بما يكفي لتحمل الحركات الديناميكية للقلب النابض.
وبعد زرع الجهاز في الفئران، أظهر الباحثون أن وشم «الغرافين» يمكن أن يشعر بإيقاعات القلب غير المنتظمة، ومن ثم يعمل على توصيل التحفيز الكهربائي من خلال سلسلة من النبضات، من دون تقييد أو تغيير الحركات الطبيعية للقلب. وتتميز التقنية أيضاً بأنها شفافة، ما يمكّن من استخدام مصدر خارجي للضوء البصري، لتسجيل وتحفيز القلب من خلال الجهاز.
ويقول كبير مؤلفي الدراسة إيغور إيفيموف، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني للجامعة، بالتزامن مع نشر الدراسة، إن «أحد التحديات التي تواجه أجهزة تنظيم ضربات القلب الحالية، هي صعوبة لصقها على سطح القلب»، مشيراً إلى أن الأجهزة الصلبة مع الأنسجة الرخوة، مثل القلب، يمكن أن تسبب مضاعفات مختلفة».
ولكنه نبّه إلى أن هذا الجهاز «مرن، كما أنه غير مزعج، ويتوافق أيضاً بشكل وثيق وسلس مباشرةً مع القلب، لتقديم قياسات أكثر دقة».
وتحدث اضطرابات نظم القلب، المعروفة باسم عدم انتظام ضربات القلب، عندما ينبض القلب بسرعة كبيرة جداً أو ببطء شديد. وفي حين أن بعض حالات عدم انتظام ضربات القلب ليست خطيرة؛ فإن الكثير من الحالات يمكن أن تؤدي إلى قصور القلب، والسكتة الدماغية، وحتى الموت المفاجئ.
وعادةً ما يعالج الأطباء عدم انتظام ضربات القلب باستخدام أجهزة تنظيم ضربات القلب ومزيلات الرجفان القابلة للزرع، والتي تكتشف دقات القلب غير الطبيعية، ثم تصحح الإيقاع باستخدام التحفيز الكهربائي. وفي حين أن هذه الأجهزة تنقذ الحياة، فإن طبيعتها الجامدة قد تقيد حركات القلب الطبيعية، وتجرح الأنسجة الرخوة، وتتسبب في إزعاج مؤقت، وتحفز المضاعفات مثل التورم المؤلم والثقوب والجلطات الدموية والعدوى وغير ذلك.
مع وضع هذه التحديات في الاعتبار، سعى الباحثون إلى تطوير جهاز متوافق بيولوجياً مع الأنسجة الرخوة والديناميكية.
وبعد مراجعة مواد متعددة، استقر الباحثون على «الغرافين»، وهو شكل رقيق ذرياً من الكربون، وذلك بفضل هيكله القوي للغاية وخفة وزنه وقدرته الفائقة على إيصال الكهرباء.
ورغم أن إدخال هذه المادة إلى الأجهزة الطبية يعد حديثاً، فإنه تمت دراسة استخدام المادة نفسها في الكثير من التطبيقات الطبية الأخرى، كما يوضح خالد مسعد، مدرس المواد بقسم الكيمياء في «جامعة بني سويف» (صعيد مصر).
ويقول مسعد لـ«الشرق الأوسط»، إن «هذه المادة التي حصل مبتكروها على جائزة نوبل عام 2010، تعمل كعامل مضاد للسرطان، إذ اكتشفت أبحاث أنها مفيدة في علاج الخلايا السرطانية، من خلال حقن المريض بجزيئات الغرافين المعدلة كيميائياً لتلتصق بالخلايا السرطانية».
ويوضح أنه «بما أن هذه المادة تمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء، فإنها ستتفاعل مع العلاج الإشعاعي الذي يعالَج به الورم، وبالتالي سيعمل العلاج مباشرةً على الخلايا التالفة، من دون التأثير على باقي الجسم، مما يتسبب في آثار جانبية أقل لدى المريض».
ويضيف أن «هذه المادة يمكن استخدامها في الغرسات العصبية محل الأنسجة العضوية التالفة، إذ تعمل الخلايا العصبية أساساً عن طريق التيار الكهربائي، ويمكن أن تكون بديلاً للدوائر العصبية المصابة، وذلك من خلال الاستفادة من قدرة الغرافين على تحويل الضوء إلى نبضات كهربائية تنتقل إلى الدماغ عبر العصب البصري».