医療：小型ペースメーカーが低侵襲移植を可能にするかもしれない
Nature
米粒よりも小さな一時的ペースメーカーが、動物モデルや人間の心臓組織で効果的な心臓ペーシングを行うことができることを報告する論文が、Nature に掲載される。この小型のワイヤレス・デバイスは、最終的には分解・吸収されるため、患者に対して低侵襲な移植方法を可能にし、治療の全体的なリスクを低減できることが期待される。
一時的ペースメーカーは、心臓手術後やその他の心臓関連の問題で短時間の徐脈（心拍数が遅い）を経験する患者にとって重要である。従来の一時的ペースメーカーは侵襲的な手術を必要とし、感染症や心筋の損傷、外部電源や制御システムによる合併症などの重大なリスクを伴う。このような課題は、若い患者や体格の小さい患者にとって最も大きい。
John Rogersらは、小型の一時的ペースメーカーを設計し、動物モデルと人間の心臓組織でその有効性を実証した。この装置の大きさは1.8ミリメートル×3.5ミリメートル×1ミリメートルで、これまでに報告されたどのペースメーカーよりも小さく、低侵襲技術で移植することができる。この装置は、体液に触れると電流を発生する電極を内蔵しており、外部電源や導線を必要としない。このセットアップにより、心臓の活動を検出し、光学的方法を用いてペースメーカーをワイヤレスで制御する、皮膚と連動したワイヤレス・ユニットと組み合わせることで、デバイスが自律的に機能することが可能になる。さらに、この装置は生体吸収性（耐用年数が過ぎると分解され、体内に吸収される）であるため、使用後に外科的に除去する必要がない。著者らは、この装置がマウスやブタなどの小動物モデルや大動物モデル、そして臓器提供者から採取した人間の心臓で心臓ペーシングを制御できることを示している。
この装置は、徐脈（bradycardia）患者の一時的なペーシングに、従来の大型ペースメーカーに代わるより安全な選択肢を提供するかもしれない。さらに、この装置は、神経や骨の再生、創傷治療、および疼痛管理など、他の用途にも応用できる可能性がある、と著者らは示唆している。
- Article
- Published: 02 April 2025
Zhang, Y., Rytkin, E., Zeng, L. et al. Millimetre-scale bioresorbable optoelectronic systems for electrotherapy. Nature 640, 77–86 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08726-4
A temporary pacemaker smaller than a grain of rice capable of mediating effective cardiac pacing in animal models and human heart tissues, is presented in research published in Nature. The small, wireless device, which is eventually broken down and absorbed, could allow for minimally invasive implantation methods in patients and reduce the overall risk of treatment.
Temporary pacemakers are important for patients experiencing short-lived bradycardia (a slow heart rate) following cardiac surgery or other heart-related issues. Traditional temporary pacemakers require invasive surgeries that pose significant risks, such as infection or damage to the heart muscles, and complications from external power supplies and control systems. These challenges are greatest for young patients or those with small body sizes.
John Rogers and colleagues designed and demonstrated the effectiveness of a small temporary pacemaker in animal models and human cardiac tissues. The device measures 1.8 mm by 3.5 mm by 1 mm — smaller than any previously reported pacemaker — and can be implanted using minimally invasive techniques. The device incorporate electrodes that, when exposed to body fluids, generate an electrical current, eliminating the need for external power sources or lead wires. This setup enables the device to function autonomously when paired with a skin-interfaced wireless unit that detects cardiac activity and wirelessly controls the pacemaker using an optical method. Additionally, the device is bioresorbable (it is broken down and absorbed by the body after its useful lifetime), which eliminates the need for surgical removal after use. The authors show that the devices can control cardiac pacing in small and large animal models, such as mice and pigs, and in human hearts from organ donors.
The device may offer a potentially safer alternative to larger traditional pacemakers for temporary pacing in patients with bradycardia. Additionally, the device could potentially be adapted for other applications, such as nerve and bone regeneration, wound therapy, and pain management, the authors suggest.
doi: 10.1038/s41586-025-08726-4
「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。
