[发明专利]用于建立自主可调节的电起搏器的片上心脏起搏细胞

说明书

本发明涉及一种生物电子系统，其至少包括：i)在体外生成的包括心脏起搏细胞的心脏起搏组织；ii)施加在半导体载体上的电子电路，其包括至少一个场效应晶体管；其中，根据i)的在体外生成的包括心脏起搏细胞的心脏起搏组织被固定在根据ii)的施加在半导体载体上的电子电路上，并且以与至少一个场效应晶体管传导联通的方式布置。本发明还涉及一种频率自适应的心脏起搏器系统，其包括至少一个频率自适应的心脏起搏器，该心脏起搏器包括：至少一个传感器单元，其中传感器单元设计用于检测至少一个电心脏信号；至少一个脉冲发生器，其中脉冲发生器设计用于产生至少一个电起搏器脉冲并将其传输到患者心脏；至少一个控制单元，其中控制单元与传感器单元和脉冲发生器电连接；生物电子系统，其中生物电子系统与频率自适应的心脏起搏器尤其是与控制单元传导连接或者能够与其传导连接。

本发明涉及一种生物电子系统，其至少包括：i)在体外生成的包括心脏起搏细胞的心脏起搏组织；和ii)施加在半导体载体上的电子电路，所述电子电路包括至少一个场效应晶体管；其中，根据i)的在体外生成的包括心脏起搏细胞的心脏起搏组织被固定在根据ii)的施加在半导体载体上的电子电路上，并且以与至少一个场效应晶体管导传导联通的方式布置。本发明还涉及一种频率自适应的心脏起搏器系统，其包括至少一个频率自适应的心脏起搏器，所述心脏起搏器包括：至少一个传感器单元，其中，传感器单元设计用于检测至少一个电心脏信号；至少一个脉冲发生器，其中，脉冲发生器设计用于产生至少一个电起搏器脉冲并将其传输到患者心脏；至少一个控制单元，其中，控制单元与传感器单元和脉冲发生器电连接；生物电子系统，其中，生物电子系统与频率自适应的心脏起搏器尤其是与控制单元传导连接或者能够与其传导连接。

心脏起搏器是用于对心肌进行电刺激以使其收缩以补偿心律不齐的电子脉冲发生器。天然的起搏器是窦房结，并且部分地也是房室结。人工心脏起搏器是通常被植入并且同样起电子脉冲发生器作用的电子仪器。与天然的起搏器窦房结相反，电子起搏器目前不响应自主刺激(例如身体负荷或心理兴奋)，因此，电子起搏器无法使心率与身体的这些生理状态相匹配。

将神经细胞功能耦合于半导体芯片在原理上是已知的，并且例如由Fromherz在马克斯普朗克生物化学研究所的2009年研究报告中进行了描述。还已知用于产生起搏细胞的各种方法，例如经由正向编程从多能或多功能干细胞中产生(参见WO 2015/091157 A1，WO2017/108895 A1)，借助于直接编程从胚胎干细胞中产生或借助于重新编程从例如心肌细胞(WO 2013/070952 A1)中产生也是已知的。US 2003/0036773 A1描述了一种具有场效应晶体管的生物电子心脏起搏器系统。因此，本发明所基于的目的在于：提供一种心脏起搏器或适用于其的部件，所述心脏起搏器或部件应能够消除常规的电子起搏器的主要缺点。

令人惊讶地发现：利用生物电子系统能够提供这种心脏起搏器或其部件，其中，将在体外生成的包括心脏起搏细胞的心脏起搏组织固定在施加在半导体载体上的电子电路上，并且以与至少一个场效应晶体管传导联通的方式布置。

因此，本发明涉及一种生物电子系统，其至少包括：

i)在体外生成的包括心脏起搏细胞的心脏起搏组织；

ii)施加在半导体载体上的电子电路，所述电子电路包括至少一个场效应晶体管；

其中，根据i)的在体外生成的包括心脏起搏细胞的心脏起搏组织被固定在根据ii)的施加在半导体载体上的电子电路上，并且以与至少一个场效应晶体管传导联通的方式布置。