MADRID 3 Abr. (EUROPA PRESS) -
Ingenieros de la Universidad Northwestern (Estados Unidos) han desarrollado un marcapasos tan pequeño que puede caber dentro de la punta de una jeringa y ser inyectado en el cuerpo de forma no invasiva. El estudio se publica en la revista 'Nature'. El artículo demuestra la eficacia del dispositivo en una serie de modelos animales grandes y pequeños, así como en corazones humanos de donantes fallecidos.
Más pequeño que un grano de arroz, el marcapasos se acopla a un dispositivo portátil pequeño, suave, flexible e inalámbrico que se coloca sobre el pecho del paciente para controlar la estimulación. Cuando el dispositivo portátil detecta un latido irregular, emite automáticamente un pulso de luz para activar el marcapasos. Estos pulsos cortos, que penetran la piel, el esternón y los músculos del paciente, controlan la estimulación.
Aunque puede funcionar con corazones de todos los tamaños, este el marcapasos es especialmente adecuado para los corazones pequeños y frágiles de los recién nacidos con defectos cardíacos congénitos. Así, diseñado para pacientes que solo necesitan un marcapasos temporal, el marcapasos se disuelve fácilmente al dejar de ser necesario. Todos sus componentes son biocompatibles, por lo que se disuelven de forma natural en los biofluidos corporales, evitando así la extracción quirúrgica.
"Hemos desarrollado lo que, hasta donde sabemos, es el marcapasos más pequeño del mundo", señala John A. Rogers , pionero en bioelectrónica de Northwestern, quien dirigió el desarrollo del dispositivo. "Existe una necesidad crucial de marcapasos temporales en el contexto de las cirugías cardíacas pediátricas, y ese es un caso de uso donde la miniaturización del tamaño es fundamental. En cuanto a la carga del dispositivo sobre el cuerpo, cuanto más pequeño, mejor".
"Nuestra principal motivación fueron los niños", agrega Igor Efimov , cardiólogo experimental de Northwestern y codirector del estudio. "Alrededor del 1% de los niños nacen con cardiopatías congénitas, independientemente de si viven en países con o sin recursos. La buena noticia es que estos niños solo necesitan un marcapasos temporal después de una cirugía. En aproximadamente siete días, el corazón de la mayoría de los pacientes se autorreparará. Pero esos siete días son cruciales. Ahora podemos colocar este diminuto marcapasos en el corazón de un niño y estimularlo con un dispositivo suave, delicado y portátil. Y no se requiere cirugía adicional para extraerlo".
Este trabajo se basa en una colaboración previa entre Rogers y Efimov, en la que desarrollaron el primer dispositivo reabsorbible para marcapasos temporal. Muchos pacientes necesitan marcapasos temporales después de una cirugía cardíaca, ya sea mientras esperan un marcapasos permanente o para ayudar a restablecer una frecuencia cardíaca normal durante la recuperación.
Para el estándar actual de atención, los cirujanos cosen los electrodos al músculo cardíaco durante la cirugía. Los cables de los electrodos salen por la parte frontal del tórax del paciente, donde se conectan a un marcapasos externo que suministra una corriente para controlar el ritmo cardíaco. Cuando el marcapasos temporal ya no es necesario, los médicos retiran sus electrodos. Las posibles complicaciones incluyen infección, desprendimiento, desgarro o daño tisular, sangrado y coágulos sanguíneos.
"Los cables sobresalen del cuerpo, conectados a un marcapasos externo", detalla Efimov. "Cuando el marcapasos ya no es necesario, el médico lo extrae. Los cables pueden quedar envueltos en tejido cicatricial. Por lo tanto, al extraerlos, pueden dañar el músculo cardíaco. Así fue como murió Neil Armstrong. Tenía un marcapasos temporal después de una cirugía de bypass. Cuando le extrajeron los cables, sufrió una hemorragia interna".
En respuesta a esta necesidad clínica, Rogers, Efimov y sus equipos desarrollaron su marcapasos disoluble, presentado en 'Nature Biotechnology' en 2021. Este dispositivo, delgado, flexible y ligero, eliminó la necesidad de baterías voluminosas y hardware rígido, incluyendo cables. El laboratorio de Rogers había inventado previamente el concepto de medicina electrónica biorreabsorbible : dispositivos electrónicos que brindan un beneficio terapéutico al paciente y luego se disuelven en el cuerpo sin causar daño, como suturas absorbibles.
Específicamente, el marcapasos utiliza dos metales diferentes como electrodos para enviar pulsos eléctricos al corazón. Al entrar en contacto con los biofluidos circundantes, los electrodos forman una batería. Las reacciones químicas resultantes hacen que la corriente eléctrica fluya para estimular el corazón. "Cuando se implanta el marcapasos en el cuerpo, los biofluidos circundantes actúan como el electrolito conductor que une eléctricamente esas dos almohadillas metálicas para formar la batería", explicó Rogers. "Un diminuto interruptor activado por luz, ubicado en el lado opuesto a la batería, nos permite encender el dispositivo al aplicar luz que atraviesa el cuerpo del paciente desde el parche cutáneo".
El equipo utilizó además una longitud de onda de luz infrarroja que penetra profundamente y de forma segura en el cuerpo. Si la frecuencia cardíaca del paciente desciende por debajo de cierto nivel, el dispositivo portátil detecta el evento y activa automáticamente un diodo emisor de luz. La luz parpadea a una frecuencia similar a la frecuencia cardíaca normal. "La luz infrarroja penetra muy bien el cuerpo", incide Efimov. "Si colocas una linterna en la palma de la mano, verás cómo la luz brilla por el otro lado. Resulta que nuestros cuerpos son excelentes conductores de la luz".
Aunque el marcapasos es tan pequeño (mide apenas 1,8 milímetros de ancho, 3,5 milímetros de largo y 1 milímetro de grosor), proporciona tanta estimulación como un marcapasos de tamaño completo.
Gracias a su diminuto tamaño, los médicos podrían distribuir conjuntos de ellos por todo el corazón. Un color de luz complejo podría iluminarse para controlar de forma independiente un marcapasos específico. El uso de múltiples marcapasos de esta manera permite una sincronización más sofisticada en comparación con la estimulación tradicional. En casos especiales, se pueden estimular diferentes áreas del corazón a ritmos diferentes, por ejemplo, para detener arritmias.
"Gracias a su pequeño tamaño, este marcapasos puede integrarse con prácticamente cualquier tipo de dispositivo implantable", afirma Rogers. "También demostramos la integración de conjuntos de estos dispositivos en las estructuras que sirven como reemplazos transcatéter de válvulas aórticas. En este caso, los diminutos marcapasos pueden activarse según sea necesario para abordar las complicaciones que puedan surgir durante la recuperación del paciente. Este es solo un ejemplo de cómo podemos mejorar los implantes tradicionales al proporcionar una estimulación más funcional".
La versatilidad de la tecnología abre una amplia gama de otras posibilidades de uso en medicinas bioelectrónicas, incluyendo ayudar a sanar nervios y huesos, tratar heridas y bloquear el dolor.
