Новая система использует ультразвуковые импульсы для стимуляции сердечной мышцы. В наклейку размером с почтовую марку встроены миниатюрные преобразователи, которые направляют ультразвуковые волны через грудную клетку к сердцу. Под воздействием звука в клетках открываются специальные ионные каналы. Через них проходит кальций, который даёт клеткам сердца сигнал к сокращению.

Чтобы усилить эффект, исследователи использовали метод соногенетики. Эта технология делает клетки чувствительными к звуковым волнам с помощью генетической модификации. В лаборатории учёные сначала получили клетки сердца из эмбриональных стволовых клеток, а затем внесли в них изменения, которые повысили чувствительность к ультразвуку. В результате в клетках сформировались ионные каналы, которые легче открывались при воздействии ультразвука.

В лабораторных испытаниях модифицированные клетки сердца человека сокращались синхронно с ультразвуковыми импульсами. Затем технология была протестирована на крысах. После введения генетического раствора, усиливающего воздействие ультразвука, и установки миниатюрной версии наклейки исследователи смогли быстро восстановить нормальный сердечный ритм у животных с различными формами аритмии.

Разработанный прототип состоит из самой наклейки и компактного карманного блока с аккумулятором и электроникой управления. Основой устройства стал специальный гидрогель, над которым команда MIT работала несколько лет. Материал надежно удерживается на коже и практически не препятствует прохождению ультразвуковых волн.

В будущем пациенту может потребоваться лишь однократная инъекция генной терапии, которая повысит чувствительность клеток сердца к ультразвуку. После этого управление сердечным ритмом сможет осуществляться с помощью внешнего устройства без имплантации электродов и хирургической операции. Исследователи также планируют объединить функции стимуляции и диагностики в одном устройстве.

Авторы работы считают, что технология может найти применение не только в кардиологии. В перспективе подобные ультразвуковые наклейки смогут использоваться для длительного мониторинга состояния организма, лечения различных заболеваний и точечной стимуляции тканей без инвазивных процедур.