Ahora hay un marcapasos más pequeño que un grano de arroz diseñado para ayudar a los corazones más pequeños. Investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado con éxito un marcapasos que se ajusta a la punta de una jeringa y se puede insertar de manera no invasiva en los corazones de los bebés recién nacidos con problemas cardíacos congénitos, según un nuevo estudio publicado en Naturaleza.
El marcapasos funciona con una pieza de cofre flexible externa que monitorea el corazón y envía un haz de luz al cofre cuando detecta problemas de ritmo cardíaco, lo que provoca el marcapasos. Este nuevo dispositivo biodegradable podría salvar innumerables vidas en el futuro.
Desarrollar el marcapasos más pequeño del mundo
Cuando el dispositivo portátil (izquierda) detecta un latido irregular, emite luz para activar el marcapasos. Estos pulsos cortos, que penetran a través de la piel, el esternón y los músculos del paciente, controlan la estimulación. (Crédito de la imagen: John A. Rogers/Northwestern University)
De acuerdo a Universidad de Columbiael tamaño promedio del corazón de un bebé recién nacido saludable es el de una nogal. Si hay un problema con el corazón, puede ser difícil para los médicos darle al niño la atención que necesita, ya que los marcapasos tradicionales pueden ser aproximadamente del mismo tamaño y a menudo necesitan alguna forma de cirugía para implantar.
Sin embargo, el dispositivo que ha creado el equipo de investigadores de la Universidad Northwestern ayudará a mitigar los riesgos de la cirugía, ya que puede implantarse de manera no invasiva y se biodegradará después de que haya pasado suficiente tiempo.
“Hemos desarrollado lo que es, hasta donde sabemos, el marcapasos más pequeño del mundo”, dijo John A. Rogers, un pionero bioelectrónico del noroeste que dirigió el desarrollo del dispositivo, en un comunicado de prensa. “Existe una necesidad crucial de marcapasos temporales en el contexto de las cirugías cardíacas pediátricas, y ese es un caso de uso en el que la miniaturización de tamaño es increíblemente importante. En términos de la carga del dispositivo en el cuerpo, cuanto más pequeño, mejor”.
El equipo de investigadores probó su modelo sobre roedores y donantes de órganos de personas fallecidas. Los resultados del estudio indican que el pequeño dispositivo funciona en una variedad de tamaños de corazón, no solo de los niños, aunque los investigadores realizaron el estudio con los niños en mente.
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Creación de un marcapasos biodegradable
La idea del dispositivo provino de investigaciones previas de Rogers y colega Igor Efimov, coautor del estudio y profesor de Ingeniería Biomédica y Profesor de Medicina (Cardiología) en Northwestern.
En un anterior estudiar publicado en Biotecnología de la naturalezael dúo trabajó en un marcapasos temporal diferente que también era biodegradable. Según los investigadores, muchas personas requieren marcapasos después de que se sometan a una cirugía cardíaca para ayudar a que sus corazones vuelvan al ritmo correcto. Estos marcapasos a menudo requieren cables que se conectan al corazón y pueden conducir a una variedad de problemas cuando se eliminan, como infección, daño tisular y coágulos de sangre.
Diseñado para estimulación temporal, el pequeño marcapasos simplemente se disuelve cuando ya no es necesario. Al degradarse inofensivamente dentro del cuerpo, evita la necesidad de extracción quirúrgica
“Los cables sobresalen literalmente del cuerpo, unidos a un marcapasos fuera del cuerpo”, dijo Efimov en un comunicado de prensa.
“Cuando el marcapasos ya no es necesario, un médico lo saca. Los cables pueden envolverse en el tejido cicatricial. Entonces, cuando los cables se retiran, eso puede dañar el músculo cardíaco. Así es como murió Neil Armstrong. Tuvo un marcapasos temporal después de una cirugía de derivación. Cuando se retiraron los cables, experimentó un sangrado interno interno”, agregó en un lanzamiento de prensa.
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Los primeros dispositivos biodegradables del dúo eliminaron la necesidad de cables que pudieran causar daños, lo que hace que los marcapasos sean más seguros y eficientes. Sin embargo, los médicos se preguntaban si su marcapasos de marcos de tamaño podría hacerse más pequeño para que fuera menos invasivo implantar.
Usando la energía del cuerpo
Para producir un marcapasos más pequeño, el dúo tuvo que repensar la fuente de alimentación del dispositivo. Su dispositivo original utilizó protocolos de comunicación de campo cercano, similares a lo que usan los teléfonos inteligentes para las aplicaciones de pago, y requirió una antena. La antena es lo que agregó espacio adicional al dispositivo.
Para reducir el tamaño, el dúo diseñó un esquema basado en la luz que encendería el marcapasos y crearía los pulsos que el corazón necesitaba. También utilizaron una batería que podría transformar la energía química del cuerpo en energía eléctrica.
“Cuando el marcapasos se implanta en el cuerpo, los biofluidos circundantes actúan como el electrolito conductor que se une eléctricamente a esas dos almohadillas de metal para formar la batería”, dijo Rogers en un comunicado de prensa. “Un interruptor de luz muy pequeño activado en la luz en el lado opuesto de la batería nos permite girar el dispositivo de su estado ‘apagado’ a un estado ‘activo’ tras la entrega de luz que pasa a través del cuerpo del paciente desde el parche montado en la piel”.
Este nuevo dispositivo podría abrir una variedad de otras puertas cuando se trata de crear otros dispositivos médicos no invasivos. ¿Quién sabe lo que puede tener el futuro con esta tecnología?
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Graduada de UW-Whitewater, Monica Cull escribió para varias organizaciones, incluida una que se centró en las abejas y el mundo natural, antes de venir a Discover Magazine. Su trabajo actual también aparece en su blog de viajes y la revista Common State. Su amor por la ciencia vino de ver programas de PBS cuando era niña con su madre y pasar demasiado tiempo a Doctor Who.