Hjärtstimulator i spruta kan återställa hjärtats rytm

Tänk dig framtidsscenariot: På fjällvandringen börjar din kamrats hjärta plötsligt slå ojämnt, men då injicerar du en lösning med nanopartiklar. Runt hjärtat bildar de en lång kedja av molekyler, en polymer, som leder ström. När sprutan dras ut skapas en ledande sträng till hudytan. Du applicerar en liten strömkälla och vips återställs normal hjärtrytm!

Men går detta att göra på riktigt? Faktum är att svenska forskare redan har kommit en bra bit på väg. De har lyckats ta fram en fungerande nanolösning och en ytterligare finess är att den ledande polymer som den bildar inuti kroppen dessutom försvinner när den gjort sitt jobb. 

– Den fungerar i fem dagar och sedan bryts den ner och renas spårlöst ut ur kroppen, säger Roger Olsson, professor i kemisk biologi och läkemedelsutveckling vid Lunds universitet och professor i läkemedelskemi vid Göteborgs universitet.

Idén till den injicerbara stimulatorn fick forskarna för fem år sedan. Nu har de fått metoden att fungera i försök med djur, och resultaten är publicerade i tidskriften Nature Communications.

Den lösning som injiceras innehåller nanopartiklar av plast. Inuti kroppen kommer de i kontakt med positivt laddade joner, som kalciumjoner, och då omvandlas lösningen till en gel bestående av långa kedjor av plastmolekyler. De leder ström 1 000 gånger bättre än vad enbart huden gör. Det innebär att det räcker med en svag spänning, under de 5 volt som går att få ut från en mobiltelefon, för att stimulera hjärtats rytm.

I försök med zebrafiskar gick det att utifrån både stimulera hjärtat till en annorlunda rytm än normalt och att återställa rytmrubbningar som man hade framkallat. För att undersöka om gelen är skadlig studerade forskarna mänskliga celler, men även fiskarnas beteende och deras yngel, och inget avvikande syntes. 

Forskarna har också gjort försök med kycklingembryon då de, likt människor, har fyrkammarhjärtan. Även här fungerade hjärtstimuleringen. 

– Vi är fullt medvetna om att zebrafiskar och kycklingembryon inte är människor, men vi vill använda så få och så små försöksdjur som möjligt för att visa att konceptet fungerar, säger Roger Olsson.

De jobbar enligt den så kallade 3R-principen där syftet är att begränsa mängden försöksdjur (se ruta).

För att injicera lösningen använder forskarna en spruta med en nål som är 30 mikrometer i diameter, tunnare än ett hårstrå. De har tidigare använt samma spruta för att påverka nervceller i hjärnan på zebrafiskar.

– En så tunn spruta föser undan blodkärlen och orsakar ingen blödning, vilket var viktigt i hjärnan, säger Martin Hjort, biträdande forskare vid kemisk biologi och läkemedelsutveckling vid Lunds universitet.

I sina hjärtstudier provade de först med samma nanopartikellösning som i hjärnförsöken, men då skapades inte en tillräckligt stabil polymerelektrod.

– Det var inte så konstigt. Området runt hjärtat utsätts för betydligt högre mekanisk stress när hjärtat slår och där är också ett större utbyte av vätskor. Men genom att förändra kemin i vår ledande polymer fick vi den att fungera även i den miljön, säger Martin Hjort.

Ett exempel på användning som han nämner är soldater vars hjärtrytm drabbas av både direkta och indirekta skador i krig. Även friluftsmänniskor som drabbas av oregelbunden hjärtfrekvens när de är ute på tur kan ha nytta av tekniken om den utvecklas vidare .

– Att kunna återställa normal hjärtrytm på plats till dess att man kan få sjukhusvård vore värdefullt, säger Martin Hjort.

Nästa steg mot en medicinteknisk produkt är att testa på grisar, som i storlek och hjärtanatomi liknar oss. Forskarna beräknar att mängden nanopartiklar för att forma en polymer för mänskligt bruk ryms i en milliliter lösning.  

– På kalfjället är det inte sprutan som tynger packningen, men den kan vara livsavgörande om något skulle hända, säger Martin Hjort.

De har ansökt om patent på nanopartikellösningen, en ansökan som ännu inte har beviljats, även om det enligt forskarna ”ser mycket lovande ut”. Mer exakt när en hjärtstimulator kan bli verklighet törs de inte sia om.

– Jag har jobbat i sjutton år med läkemedelsutveckling så jag vet att dessa processer tar lång tid, säger Roger Olsson.