Innowacyjna sonda grafenowa do operacji serca opracowana przez polski startup

Od blisko dekady kardiochirurdzy i kardiolodzy czekali na wyniki badań klinicznych, które miały wskazać najlepszą strategię leczenia pacjentów z chorobą wieńcową: leki, wszczepienie stentów lub operacja pomostowania tętnic wieńcowych (tzw. wszczepienie „by-passów”). Okazało się, że wśród osób z najbardziej zaawansowaną chorobą to właśnie leczenie kardiochirurgiczne zapewnia najlepsze wyniki odległe.

– Strategie zapobiegania miażdżycy nie są na tyle skuteczne, aby zmniejszyć ryzyko poddania się operacji serca. Stale rośnie też liczba ludzi na świecie, którzy żyją coraz dłużej dając chorobie więcej czasu na rozwój. Z tego powodu konieczne jest modernizowanie operacji pomostowania tętnic wieńcowych i dalsza poprawa wyników, a przede wszystkich redukcja powikłań – mówi Przemysław Furdal, project manager Heart Sense i wiceprezes Quantum Innovations, której Heart Sense jest spółką zależną.

Przyszłość wszczepienia by-passów: polski patent

– Po miesiącach intensywnych prac w laboratorium udało nam się opracować innowacyjną technologię i złożyliśmy zgłoszenie patentowe. Dzięki temu wiemy, że takiego urządzenia nie ma jeszcze w praktyce klinicznej nigdzie na świecie. Jak ono działa? Przy tradycyjnej metodzie problem utraty sygnału EKG pojawiał się często ze względu na zmiany pozycji serca w czasie operacji. Elektrody umieszczone standardowo na powierzchni skóry pacjenta przestają wtedy otrzymywać sygnał. Nasze urządzenie jest cienką i elastyczną sondą, która odczytuje go bezpośrednio z powierzchni bijącego serca. Taki sygnał jest silny, stabilny i dzięki temu monitorowanie EKG jest optymalne. Byliśmy w stanie wykryć naszą elektrodą zawał serca w trakcie operacji na modelu zwierzęcym. Jest to narzędzie znacznie ułatwiające pracę lekarzom i podnoszące bezpieczeństwo operacji – wyjaśnia dr Grzegorz Suwalski, pomysłodawca Heart Sense i prezes Quantum Innovations.

Droga do celu: 30 prototypów, grafen, adhezja

Stworzenie sondy, która spełni swoją funkcję i dokona faktycznego przełomu wymagało opracowania kilku pionierskich rozwiązań. Dlatego nad architekturą techniczną pracował zespół inżynierów, który specjalizuje się w technologii elektroniki drukowanej. Takie urządzenie musi być wyjątkowo lekkie, elastyczne, nieinwazyjne, kompatybilne z każdym typem kardiomonitora oraz ściśle przylegać do powierzchni ruchomego serca i bezbłędnie przewodzić sygnał EKG.

– W poszukiwaniu rozwiązania przez ostatnie pół roku wspólnie z partnerami stworzyliśmy ponad 30 prototypów sondy Heart Sense. Wszystkie z nich poddaliśmy serii 6 badań ex-vivo, dwóm seriom badań na modelu bijącego serca zwierzęcia i badaniom odporności na promieniowanie gamma (wymagane do sterylizacji). Powierzchnię elektrody cienką, jak kartka papieru osiągnęliśmy poprzez nanoszenie techniką elektroniki drukowanej kolejnych warstw o wyznaczonych funkcjach na specjalne podłoże. Stabilność na sercu uzyskaliśmy dzięki cienkiej warstwie adhezyjnej z organicznym promotorem adhezji. Elektrodę można wielokrotnie przyklejać oraz odklejać od serca bez ryzyka uszkodzenia serca i elektrody, zaś samo mocowanie jest nieinwazyjnie, czyli na zasadzie przylegania. Z kolei zastosowanie warstwy grafenowej sprawiło, że sygnał EKG jest czysty, silny, stabilny i w pełni diagnostyczny. Był to bardzo dynamiczny proces, ale w końcu mamy urządzenie, które może znacząco zmienić krajobraz wykonywania operacji kardiochirurgicznych – dodaje dr Grzegorz Suwalski.

Projekt finansowany jest przez fundusz inwestycyjny venture capital YouNick Mint z Poznania oraz NCBR w ramach programu BridgeAlfa. W projekcie uczestniczył też szereg innych podmiotów: Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT, BTM Innovations, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Kancelaria Patentowa PATPOL, Laboratorium Inżynierii Biomedycznej KONMEX oraz Instytut Chemii i Techniki Jądrowej.