麻省理工學院的研究人員開發了一種非侵入性、無需手術的心臟植入物替代品：一款可穿戴的超聲波起搏器貼片。這款新裝置僅僅是一個貼在胸部的可穿戴貼片，利用聚焦的超聲波來調控心臟的跳動節奏。該技術將外部聲學貼片與一個前沿科學領域——“聲基因技術”相結合。在這一領域中，經基因工程改造的細胞能直接對聲音作出反應。麻省理工學院機械工程及土木與環境工程教授趙煊赫表示：「我們相信，未來可能會有貼片貼在身體上，能夠進行深層的長期成像，並且以非侵入式的閉環方式進行治療效果的刺激。」
該技術在測試中顯示出良好的前景。標準的起搏器主要使用直接電流脈衝，雖然拯救了數百萬人的生命，但需要侵入性手術並直接接觸心臟組織。科學家們已知超聲波能安全地穿透身體並影響組織，但以往嘗試用於心臟起搏的超聲波過於微弱且不穩定，無法實現有效應用。為瞭解決這一問題，研究團隊轉向了聲基因技術。首先，利用專業的基因療法對心臟細胞進行改造，引入特定的離子通道，這些通道在受到特定聲頻的刺激時會打開。
當外部的超聲波貼片發出脈衝時，這些改造過的通道會立即打開，讓鈣進入細胞。這一鈣的湧入正是心臟細胞收縮和跳動所需的化學信號。
麻省理工學院的超聲波起搏器技術展現出廣闊的應用前景
論文的第一作者龔晨解釋道：「這些通道現在可以更好地‘聽到’超聲波，並能打開讓鈣進入，這直接激活了細胞，並使其開始跳動。」工程師們將這項聲學技術包裝成一種郵票大小的裝置，內嵌微小的超聲波換能器。該貼片由高精度的水凝膠製成，能緊密附著於人類皮膚，同時允許超聲波以完美的清晰度通過。實驗室中的結果立即顯現。在對工程化的人類心臟細胞進行測試時，這些細胞立即與超聲波的節奏保持一致。
在對遭遇危險性心律失常的老鼠進行的現場測試中，這款迷你貼片迅速穩定了它們不規則的心跳，將緩慢而衰弱的心臟恢復到健康的、充滿活力的節奏。
該技術的臨牀應用將採用簡單的兩步驟進行。團隊設想，患者首先會接受一次性注射。這一基因療法參照現有的美國食品藥品監督管理局（FDA）批准的治療方案，用於治療如鐮狀細胞病等疾病，將永久性地使心臟細胞能夠接收聲學信號。隨後，患者只需佩戴這款郵票大小的貼片，該貼片與一個口袋大小的電池包相連。龔晨指出：「我們認為這一步驟將可臨牀轉化為一種基因療法，從而實現非侵入式的起搏器。」
這同一麻省理工學院團隊之前發明瞭一款超聲波貼片，能夠深層成像內部器官，並正積極融合這兩個項目。最終目標是研發出一款智能貼片，能同時實時監測心臟，並在偵測到心律失常時立即發出聲波脈衝。如果該技術經過人體驗證，將重新定義醫學，使其成為無線、可穿戴和表皮深度的體驗。該研究於 6 月 2 日發表在《自然生物醫學工程》期刊上。
