Marcapasos ultrafino controlado por luz regula latidos del corazón

Millones de personas dependen de marcapasos, dispositivos pequeños pero vitales que ayudan a mantener un latido cardíaco regular controlando los impulsos eléctricos del corazón. Para minimizar las complicaciones, existe un interés creciente en hacer que estos dispositivos sean más pequeños y menos invasivos. Ahora, los investigadores han desarrollado un novedoso dispositivo inalámbrico, que obtiene su energía de la luz y puede implantarse para controlar las funciones cardiovasculares o neuronales del cuerpo. Sorprendentemente delgadas y más livianas que una hebra de cabello humano, las membranas se pueden insertar mediante cirugía mínimamente invasiva y no tienen ningún componente móvil. Los hallazgos de este estudio tienen el potencial de simplificar las cirugías cardíacas y allanar el camino para futuros dispositivos innovadores.

En la Universidad de Chicago (Chicago, IL, EUA), los investigadores han pasado años desarrollando dispositivos que emplean tecnología similar a las celdas solares para estimular funciones corporales. Los paneles fotovoltaicos son particularmente atractivos para este propósito debido a su carencia de piezas o cables móviles, que podrían funcionar mal o volverse intrusivos, una consideración importante para áreas sensibles como el corazón. Estos dispositivos no funcionan con baterías, sino con una pequeña fibra óptica implantada junto a ellos. Para optimizar estos dispositivos para uso biológico, el equipo tuvo que modificar el diseño estándar de las celdas solares.

Imagen: El prototipo de marcapasos está hecho de una membrana especialmente diseñada (Fotografía cortesía de la Universidad de Chicago)

Su objetivo era diseñar un material fotovoltaico que solo se activara exactamente donde incide la luz. Finalmente desarrollaron un diseño con dos capas de silicio tipo P, un material que genera carga eléctrica cuando se expone a la luz. La capa superior se caracteriza por numerosos agujeros pequeños, lo que crea una nanoporosidad que mejora el rendimiento eléctrico y concentra la electricidad, evitando que se disperse. Esta innovación dio como resultado una membrana pequeña y flexible que se puede insertar en el cuerpo junto con una fibra óptica mediante un procedimiento mínimamente invasivo. La fibra óptica emite luz en patrones específicos, que la membrana detecta y convierte en impulsos eléctricos.

El espesor de esta membrana es de sólo un micrómetro, lo que la hace unas 100 veces más delgada que el cabello humano más fino, y abarca sólo unos pocos centímetros cuadrados. Es increíblemente liviano, pesa menos de una quincuagésima parte de un gramo, un marcado contraste con los marcapasos actuales que pesan al menos cinco gramos. Diseñado para uso temporal, esta versión del dispositivo se disuelve convenientemente con el tiempo en un compuesto inofensivo llamado ácido silícico, eliminando la necesidad de otra extirpación quirúrgica. Sin embargo, los investigadores han observado que la longevidad de estos dispositivos se puede modificar para cumplir diversos requisitos, dependiendo de la duración de la estimulación cardíaca necesaria. Inicialmente probado en tejido cardíaco, el equipo cree que este método también podría ser beneficioso para la neuromodulación, ayudando potencialmente en el tratamiento de trastornos del movimiento como el Parkinson, el dolor crónico y otras afecciones.

"Este avance supone un punto de inflexión en la terapia de resincronización cardíaca", afirmó Narutoshi Hibino, profesor de cirugía de la Universidad de Medicina de Chicago. "Estamos en la cúspide de una nueva frontera donde la bioelectrónica puede integrarse perfectamente con las funciones naturales del cuerpo".

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Universidad de Chicago