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Un marcapasos cardíaco sin batería alimentado por latidos del corazón naturales

TECNOLOGÍA DE INGENIERÍAUn marcapasos cardíaco sin batería alimentado por latidos del corazón naturales

Un estudio muestra por primera vez un innovador marcapasos cardíaco autoamplificado probado con éxito en cerdos

Nuestra corazón mantiene un ritmo a través de su marcapasos interno llamado nodo sinoauricular (nodo SA), también llamado nodo sinusal ubicado en la cámara superior derecha. Este marcapasos interno libera carga eléctrica 60-100 veces en un minuto y esta energía realiza contracciones en los músculos del corazón que permiten que nuestro corazón bombee sangre por todo nuestro cuerpo. A medida que envejecemos o contraemos una enfermedad, este marcapasos interno no puede mantener el corazón latiendo correctamente. Irregular latido del corazón también es causada por una condición llamada arritmia que ralentiza el ritmo normal del corazón. Para sustituir esta pérdida, se puede implantar quirúrgicamente un marcapasos cardíaco tradicional, un dispositivo electrónico que funciona con baterías, dentro de un paciente para regularizar los latidos cardíacos y mantener el corazón latiendo de manera constante.

Un marcapasos cardíaco tradicional

El dispositivo consta de un generador de impulsos a batería que se implanta debajo de la piel cerca de la clavícula. También tiene cables aislados que conectan el dispositivo al corazón. El circuito electrónico genera señales eléctricas que se envían al corazón a través de electrodos. El marcapasos es un dispositivo que salva vidas; sin embargo, una limitación importante del marcapasos actual es que deben reemplazarse en cualquier momento entre los 5 y 12 años desde el primer momento cuando se instalan debido a la vida limitada de la batería. La implantación solo se puede realizar mediante una cirugía invasiva con anestesia local, lo que en sí mismo es un desafío ya que es necesario abrir la cavidad torácica del paciente. La cirugía no solo es cara, sino que también aumenta el riesgo de que el paciente sufra complicaciones, infecciones o incluso sangrado. Se ha diseñado otro tipo de marcapasos diminuto que se puede implantar mediante un catéter evitando la cirugía, pero aún se está sometiendo a pruebas.

Los investigadores se han centrado en la construcción marcapasos cardíacos que alternativamente podría usar energía natural de los latidos del corazón de una persona en lugar de la batería. En teoría, dicho marcapasos no necesitaría ser reemplazado una vez que se implanta dentro de un paciente. Los marcapasos impulsados ​​por plutonio se fabricaron muchas décadas antes. El diseño experimental de nuevos marcapasos se ha enfrentado a varias limitaciones hasta ahora, como una estructura de diseño rígido que limita su potencia y las complicaciones con la miniaturización.

Un innovador marcapasos sin batería con un diseño único

En un nuevo estudio publicado en ACS Nano Investigadores del Laboratorio Nacional Clave de Ciencia y Tecnología, Shanghai, China, se propusieron diseñar un novedoso dispositivo de marcapasos pequeño que se puede alimentar con la energía de los propios latidos del corazón y probaron con éxito este dispositivo en cerdos. El nuevo dispositivo puede colocarse debajo del corazón en lugar de cerca de la clavícula, como ocurre con los marcapasos convencionales. El marcapasos se basa en una relación simbiótica ideal entre el corazón y el dispositivo.

El diseño de este nuevo marcapasos se inició haciendo primero un pequeño marco de plástico flexible. Este marco se unió con capas piezoeléctricas que al doblarse generan energía. Esta parte, llamada "recolector de energía", se colocó en un chip. El dispositivo se implantó en cerdos y se observó que los propios latidos del corazón de los animales podían alterar (doblar) la forma del marco generando así suficiente energía (potencia) equivalente a un marcapasos a batería. El marco de plástico flexible del dispositivo le permite capturar más energía del corazón en comparación con los marcapasos tradicionales que tienen estuches rígidos.

Dado que los humanos tienen una fisiología muy similar a la de los cerdos, este marcapasos también podría funcionar bien en humanos. Los investigadores señalan algunos problemas técnicos que deberán abordarse, por ejemplo, el dispositivo se compone de tres tecnologías independientes: recolector de energía, chip de marcapasos y cables, que deben integrarse en un dispositivo. Más pruebas en animales y luego en humanos pueden confirmar la estabilidad a largo plazo del dispositivo. Un dispositivo de este tipo, si tiene éxito, requerirá una cirugía invasiva solo una vez que reduzca el riesgo de complicaciones del paciente. Una limitación importante de este nuevo dispositivo podría ser que es posible que los médicos no puedan monitorear a los pacientes de forma remota como en el caso de los marcapasos que funcionan con baterías.

***

{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Ning L y col. 2019. Alimentación directa de un marcapasos cardíaco real mediante la energía natural de un latido. ACS Nanohttps://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567

Equipo SCIEU
Equipo SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
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