Marcapasos inalámbrico completamente implantable habla con el paciente y se disuelve después de su uso

Durante casi dos décadas, un equipo de investigadores ha estado desarrollando dispositivos portátiles, inalámbricos, suaves y flexibles y tecnologías electrónicas biorreabsorbibles. Ahora, en un nuevo estudio, el equipo ha combinado y coordinado su marcapasos biorreabsorbible sin cables con cuatro dispositivos diferentes con interfaz de piel para trabajar juntos. Los dispositivos montados en la piel son suaves, flexibles y se pueden quitar con cuidado después de su uso, eliminando la necesidad de una extracción quirúrgica. El marcapasos se disuelve naturalmente en el cuerpo después del lapso que se necesita.

El verano pasado, los científicos de la Universidad Northwestern (Chicago, IL, EUA) introdujeron el primer marcapasos transitorio: un dispositivo inalámbrico completamente implantable que se disuelve en el cuerpo sin causar daños después de que ya no se necesita. Ahora, en su último estudio, el equipo presentó una nueva versión inteligente que está integrada en una red coordinada de cuatro sensores suaves, flexibles, inalámbricos y portátiles y unidades de control, colocadas alrededor de la parte superior del cuerpo. El nuevo marcapasos transitorio y la red de sensor/control se pueden utilizar en pacientes que necesitan un marcapasos temporal después de una cirugía cardíaca o que están esperando un marcapasos permanente.

El marcapasos recolecta energía de forma inalámbrica de un nodo dentro de la red: un pequeño dispositivo inalámbrico que se adhiere suavemente al pecho del paciente. Esta tecnología elimina la necesidad de hardware externo, incluidos los cables (o conductores). Para permitir que el sistema se comunique con el paciente, los investigadores incorporaron un pequeño dispositivo portátil de retroalimentación háptica que se puede usar en cualquier parte del cuerpo. Cuando los sensores detectan un problema (como batería baja, colocación incorrecta del dispositivo o mal funcionamiento del marcapasos), el dispositivo háptico vibra en patrones específicos que alertan al usuario y le informa sobre el problema.

Desde que se introdujo por primera vez el marcapasos transitorio de Northwestern hace un año, los científicos han realizado múltiples mejoras para hacer avanzar la tecnología. Mientras que el dispositivo anterior era flexible, el nuevo dispositivo es flexible y elástico, lo que le permite adaptarse mejor a la naturaleza cambiante de un corazón que late. La nueva iteración también utiliza un adhesivo biocompatible que permite que el dispositivo liviano y delgado se lamine suavemente sobre la superficie del corazón sin necesidad de suturas. Otro nuevo beneficio: a medida que el marcapasos transitorio se disuelve lenta e inofensivamente, ahora libera un fármaco antiinflamatorio para prevenir reacciones al cuerpo extraño.

Quizás el avance más impactante es la capacidad del dispositivo para proporcionar estimulación a pedido, según el momento en que el paciente lo necesite. Sincronizado con el marcapasos, el módulo cardíaco montado en el pecho registra un electrocardiograma en tiempo real para monitorear la actividad cardíaca. En el estudio, los investigadores compararon esta tecnología inalámbrica con los electrocardiogramas estandar de oro y descubrieron que era tan exacta y precisa como los sistemas de grado clínico. El equipo cree que su sistema sería más beneficioso para los pacientes más vulnerables. Cada año, aproximadamente 40.000 niños nacen con un agujero en la pared que separa las cavidades superiores de su corazón. Aproximadamente 10.000 de estos casos son potencialmente mortales y requieren cirugía inmediata. Después de la cirugía, el 100 % de los bebés reciben un marcapasos temporal.

“En el escenario actual, los marcapasos temporales requieren un cable que está conectado a un generador externo que estimula el corazón”, dijo Igor R. Efimov, PhD, profesor de la Escuela de Ingeniería McCormick. “Cuando el corazón recupera su capacidad de estimularse adecuadamente, hay que sacar el cable. Como puede imaginar, este es un procedimiento bastante dramático, extraer un cable conectado al corazón. Decidimos abordar este problema desde un ángulo diferente. Creamos un marcapasos que simplemente se disuelve y no necesita ser removido. Esto evita el paso peligroso de sacar el cable”.

"Esta es la primera vez que combinamos dispositivos electrónicos suaves y portátiles con plataformas electrónicas transitorias", dijo John Rogers, PhD de Northwestern, Louis Simpson y Kimberly Querrey Profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica. “Este enfoque podría cambiar la forma en que los pacientes reciben atención al proporcionar un control de circuito cerrado multinodal sobre los procesos fisiológicos esenciales, a través de una red inalámbrica de sensores y estimuladores que operan de una manera inspirada en los complejos circuitos de retroalimentación biológica que controlan los comportamientos en los organismos vivos”.

“Los marcapasos actuales son bastante inteligentes y responden bien a las necesidades cambiantes de los pacientes”, dijo Rishi Arora, MD, profesor de Medicina en la División de Cardiología. “Pero los módulos portátiles hacen todo lo que hacen los marcapasos tradicionales y más. Básicamente, un paciente usa un pequeño parche en el pecho y recibe información en tiempo real para controlar el marcapasos. El marcapasos no solo es bioabsorbible en sí mismo, sino que está controlado por un parche suave y portátil que permite que el marcapasos responda a las actividades habituales de la vida sin necesidad de sensores implantables”.

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Northwestern University