摘要：根据学术期刊《自然》的介绍，这种比米粒还小的微型起搏器，是目前世界上最小的起搏器，有望用于微创植入，为需要临时起搏器的心脏病患者，尤其是患有先天心脏病的婴幼儿降低治疗风险。

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▲比一粒米还要小的新型起搏器（图片来源：参考资料[1]）

在上面这张图片中，白色米粒围绕的“小黑点”不是什么沙砾杂质，而是一个新型的起搏器，可以在人或其他动物的心脏中有效调节心脏的跳动。

根据学术期刊《自然》的介绍，这种比米粒还小的微型起搏器，是目前世界上最小的起搏器，有望用于微创植入，为需要临时起搏器的心脏病患者，尤其是患有先天心脏病的婴幼儿降低治疗风险。

起搏器对于在心脏手术或其他心脏相关问题后出现短暂心动过缓（心率偏低）的患者非常重要。传统的临时起搏器通常需要通过侵入性手术植入，从而带来心肌感染或撕裂穿孔的风险，还可能发生外部电源和控制系统移位造成的并发症。这样的手术对于成人患者来说都是巨大挑战，更不用说对于幼小的儿科患者有多么严峻。

美国西北大学工程师团队开发的这款迷你临时起搏器，大小仅为1.8毫米×3.5毫米×1毫米，能直接装入注射器的针头，通用非侵入式的微创技术植入体内。

▲从左到右：传统起搏器，无线起搏器，此次研究中的新起搏器（图片来源：参考资料[2]；Credit：John A. Rogers/美国西北大学）

除了小巧外，这款新型起搏器还有两个重要的特点。

首先是采用生物可降解材料制成。也就是说，当不再需要时，它能像可吸收缝合线那样溶解，在体内被自然吸收，不需要再次通过手术来移除装置。因为有些患者只是暂时需要起搏器帮助调节心脏起搏，等心脏状态稳定下来后，就不再需要起搏器了。根据作者的介绍，像一些患有先天性心脏缺陷的孩子，在心脏手术后往往只需要7天左右的时间使用临时起搏器，之后心脏就能自我修复。但过去需要通过额外的手术移除起搏器，这也可能带来风险。

为此，研究团队的工程师、神经外科教授John Rogers和心脏病专家Rishi Arora在2021年率先解决了可溶解装置的问题，开发出了无需导线的生物相容性临时起搏器，通过改变材料的成分和厚度，可以精确控制起搏器在溶解前保持功能的天数。

▲起搏器的各个组分都可以在体内安全溶解或降解（图片来源：参考资料[1]）

其次，这款起搏器不需要外部电源，靠光电控制，这种供能方式也是起搏器可以实现毫米级尺寸的重要一步。装置内的金属电极在植入体内后，遇到周围的体液会产生化学反应，形成电池，其产生的电流传递到心脏并刺激心脏起搏，因此无需外部电源或导线。

与此同时，该装置与皮肤接口的无线可穿戴设备配对，后者利用红外光检测心脏活动，一旦检测到患者心律失常，就可以自动激活发光二极管，使其以正常心率的频率闪烁，进而将起搏器的光激活开关切换到开启状态。

▲可穿戴设备（左）检测到心律不齐时会发光激活起搏器（图片来源：参考资料[2]；Credit：John A. Rogers/西北大学）

论文中，研究团队展示了这款微型起搏器在一系列动物体内的应用效果，包括小鼠、大鼠、狗、猪，以及人类器官捐献者捐献的心脏，均表明可以有效起搏。

最后，由于这款设备的体型极小，它还拥有了与其他植入设备相结合的潜力，比如论文中展示了用于经导管主动脉瓣置换术，有助于解决术后房室传导阻滞风险。根据研究者的设想，同样的技术还可进一步改造用于帮助神经和骨骼再生、创面治疗、镇痛等广泛的治疗场景。

参考资料：

[1] Yamin Zhang et al., Millimetre-scale bioresorbable optoelectronic systems for electrotherapy. Nature (2025) Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-025-08726-4

[2] World’s smallest pacemaker is activated by light. Retrieved Apr. 3, 2025, from https://www.eurekalert.org/news-releases/1078512

来源：营养和医学