La ingeniería biomédica avanza a pasos agigantados con innovaciones que transforman la medicina tal como la conocemos. Investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un marcapasos temporal extraordinariamente pequeño, alimentado por fluidos corporales y que se disuelve solo.
PUBLICIDADInvestigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un marcapasos extraordinariamente pequeño que promete revolucionar los tratamientos cardíacos, especialmente para los pacientes más vulnerables.
El nuevo dispositivo, más pequeño que un grano de arroz, representa un avance significativo en la miniaturización médica. Su tamaño extraordinariamente reducido (apenas 1,8 milímetros de ancho, 3,5 milímetros de largo y 1 milímetro de grosor) permite que sea introducido en el cuerpo a través de una jeringuilla de manera no invasiva.
"Hemos desarrollado lo que, hasta donde sabemos, es el marcapasos más pequeño del mundo", afirma John A. Rogers, pionero en bioelectrónica de Northwestern y líder del desarrollo del dispositivo. "Existe una necesidad crucial de marcapasos temporales en el contexto de cirugías cardíacas pediátricas, y ese es un caso de uso donde la miniaturización del tamaño es increíblemente importante".
Enfoque en pacientes pediátricos
Este diminuto marcapasos responde a una necesidad médica particularmente sensible: los recién nacidos con defectos cardíacos congénitos. Aproximadamente el 1% de los niños nacen con algún tipo de defecto cardíaco, independientemente de si viven en países con recursos limitados o abundantes.
Igor Efimov, cardiólogo experimental de Northwestern y co-líder del estudio, explica: "Nuestra principal motivación fueron los niños. La buena noticia es que estos niños solo necesitan estimulación temporal después de una cirugía. En aproximadamente siete días, los corazones de la mayoría de los pacientes se autorrepararán. Pero esos siete días son absolutamente críticos".
Funcionamiento innovador con activación por luz
El sistema opera mediante un sofisticado mecanismo que combina miniaturización extrema con un ingenioso sistema de activación por luz. El diminuto marcapasos se implanta en el corazón y trabaja en sincronía con un dispositivo portátil externo que se coloca sobre el pecho del paciente.
Este dispositivo externo monitorea constantemente el ritmo cardíaco y cuando detecta irregularidades, emite automáticamente pulsos de luz infrarroja. Esta luz, capaz de penetrar a través de la piel, el esternón y los músculos del paciente, activa el marcapasos interno que genera los impulsos eléctricos necesarios para regular el ritmo del corazón.
La tecnología aprovecha la capacidad natural del cuerpo humano para conducir luz infrarroja, creando así un puente no invasivo entre el dispositivo externo y el marcapasos interno. "La luz infrarroja penetra muy bien a través del cuerpo", explica el Dr. Efimov. "Si colocas una linterna contra la palma de tu mano, verás la luz brillar a través del otro lado. Resulta que nuestros cuerpos son excelentes conductores de luz".
Tecnología biodegradable
Quizás uno de los aspectos más revolucionarios de este dispositivo es que está diseñado para disolverse naturalmente en el cuerpo cuando ya no se necesita. Todos los componentes son biocompatibles, por lo que se desintegran gradualmente en los biofluidos corporales, eliminando completamente la necesidad de una extracción quirúrgica posterior.
Esta característica resuelve un problema significativo de los marcapasos temporales actuales, que requieren cables que salen del pecho del paciente y eventualmente deben ser retirados, con el riesgo de complicaciones como infecciones, desplazamientos, daños en los tejidos, sangrado y coágulos sanguíneos que pueden resultar fatales.
Rogers explica: "Al minimizar el tamaño, simplificamos drásticamente los procedimientos de implantación, reducimos el trauma y el riesgo para el paciente y, con la naturaleza disoluble del dispositivo, eliminamos cualquier necesidad de procedimientos quirúrgicos secundarios de extracción".
Batería alimentada por fluidos corporales
Para lograr este tamaño extremadamente reducido, los investigadores reinventaron completamente la fuente de alimentación del dispositivo. El marcapasos funciona mediante una célula galvánica, un tipo de batería simple pero efectiva que transforma la energía química de los fluidos de nuestro cuerpo en energía eléctrica. El ingenioso diseño utiliza dos metales diferentes como electrodos para generar y enviar pulsos eléctricos al corazón.
Esta innovación eliminó la necesidad de incluir baterías tradicionales o antenas receptoras, lo que contribuyó decisivamente a la extraordinaria miniaturización del dispositivo.
Versatilidad y aplicaciones futuras
A pesar de su tamaño minúsculo, este marcapasos proporciona tanta estimulación como uno de tamaño completo, demostrando que en este caso lo pequeño no está reñido con la eficacia. La miniaturización extrema permite además distribuir varios de estos dispositivos por diferentes áreas del corazón, controlándolos de manera independiente mediante diferentes colores de luz para lograr una sincronización más sofisticada que la que permiten los marcapasos tradicionales.
Esta tecnología pionera abre un amplio abanico de posibilidades para la medicina bioelectrónica que van mucho más allá del ámbito cardíaco, incluyendo aplicaciones para ayudar a nervios y huesos a sanar, tratar heridas complejas y bloquear el dolor crónico mediante estímulos eléctricos específicos y controlados.
El estudio, publicado en la prestigiosa revista científica 'Nature', demuestra la eficacia del dispositivo en una serie de modelos animales grandes y pequeños, así como en corazones humanos de donantes de órganos fallecidos, lo que augura un futuro prometedor para su implementación clínica. Esta innovación representa un salto cualitativo en el tratamiento de afecciones cardíacas, especialmente para los pacientes más pequeños y vulnerable