Este nuevo marcapasos es más pequeño que un grano de arroz

Investigadores de la Universidad Northwestern acaban de descubrir una forma de fabricar un marcapasos temporal controlado por luz, y es más pequeño que un grano de arroz. 

Un estudio sobre el nuevo dispositivo, que se publicó la semana pasada en la revista Nature, reveló que el diminuto marcapasos proporciona una estimulación eficaz tanto en animales como en corazones humanos de donantes de órganos. El dispositivo está diseñado específicamente para pacientes que necesitan un marcapasos temporal, como recién nacidos con cardiopatías o pacientes sometidos a cirugía cardíaca, y está fabricado con materiales que permiten que se disuelva de forma segura en el organismo una vez que ya no es necesario.

El estándar actual en marcapasos temporales —llamados marcapasos “epicárdicos”— consiste en suturar electrodos al corazón mediante cables, que sobresalen del tórax del paciente y se conectan a una caja externa. En cambio, el nuevo dispositivo de los investigadores de Northwestern es pequeño y disoluble y puede implantarse sin necesidad de cables. Este diseño podría ayudar a los pacientes a evitar las complicaciones asociadas con los marcapasos temporales y abrir nuevas posibilidades para la sincronización cardíaca.

“Los cables literalmente sobresalen del cuerpo”

Generalmente, los marcapasos son pequeños dispositivos implantables que utilizan impulsos eléctricos para regular los latidos del corazón. Los marcapasos temporales son una subcategoría y tienen varios usos principales. Para empezar, alrededor del 1% de los bebés en todo el mundo nacen con cardiopatías congénitas que requieren cirugía, tras lo cual el niño necesita un marcapasos durante unos siete días para que el corazón se autorrepare. Según el líder del estudio, John A. Rogers, ingeniero en bioelectrónica, y el codirector, Igor Efimov, cardiólogo experimental, los casos de uso pediátricos fueron la principal motivación para diseñar el nuevo y diminuto marcapasos.

“Existe una necesidad crucial de marcapasos temporales en el contexto de las cirugías cardíacas pediátricas, y ese es un caso de uso donde la miniaturización del tamaño es fundamental”, explicó Rogers en un comunicado de prensa. “En cuanto a la carga del dispositivo sobre el cuerpo, cuanto más pequeño, mejor”.

Fuera de los casos pediátricos, también se suelen utilizar algunos que son temporales durante un período posterior a una cirugía cardíaca para facilitar la recuperación y minimizar las complicaciones. Sin embargo, Efimov señala que los marcapasos temporales estándar también pueden presentar complicaciones. 

“Los cables sobresalen del cuerpo, conectados a un marcapasos externo”, explicó Efimov en el comunicado. “Cuando el marcapasos ya no es necesario, el médico lo extrae. Los cables pueden quedar envueltos en tejido cicatricial. Por lo tanto, al extraerlos, pueden dañar el músculo cardíaco”.

Un marcapasos menos invasivo

El nuevo marcapasos de Rogers y Efimov está diseñado para abordar los riesgos que presentan los cables utilizados en los modelos de marcapasos temporales existentes. En lugar de usar cables para transmitir los pequeños pulsos eléctricos que mantienen el corazón en marcha, el nuevo dispositivo se basa en una herramienta sorprendente: la luz.

El paciente lleva un pequeño dispositivo blando en la parte exterior del pecho (apenas más grande que una moneda de un centavo), encargado de registrar su frecuencia cardíaca. Cuando su pulso desciende por debajo de cierto nivel, el dispositivo se activa para emitir un pequeño pulso de luz infrarroja a través de la piel y los tejidos hasta el marcapasos. Dentro del cuerpo, el marcapasos cuenta con un interruptor de encendido y apagado activado por luz, calibrado para emitir un pulso eléctrico siempre que esté encendido.

Además de eliminar la necesidad de cables, la tecnología de activación basada en luz también permitió a Rogers y Efimov reducir significativamente la escala de su prototipo. Los investigadores habían desarrollado previamente un marcapasos disoluble del tamaño de una moneda de 25 centavos, alimentado por un sistema de comunicación inalámbrica que requería que el dispositivo incluyera una antena receptora. Al sustituirla por el sistema de luz infrarroja, pudieron reducir la longitud del marcapasos a tan solo 3.5 milímetros, convirtiéndolo en el marcapasos más pequeño jamás fabricado.

Un chip nada invasivo

El tamaño del marcapasos y la falta de cables también permiten que su inserción sea mínimamente invasiva.  

“Normalmente, un cirujano lo fija (cosiendo o pegando) al corazón después de la cirugía, cuando tiene acceso directo al corazón”, explicó Efimov en un correo electrónico a Fast Company. En los casos en que un paciente necesita uno temporal, pero no se va a someter a una cirugía cardíaca, añadió, el dispositivo es lo suficientemente pequeño como para insertarse a través de una pequeña incisión en la piel.

El equipo de Efimov también está trabajando en un dispositivo similar a una jeringa que inyectará el marcapasos de forma segura en el corazón para una estimulación de emergencia, como tras un infarto.

Tras la inserción, los pacientes no tendrán que preocuparse por una cirugía de extracción potencialmente peligrosa, ya que el diminuto marcapasos está fabricado con materiales biorreabsorbibles y solubles. El prototipo actual está diseñado para disolverse al cabo de una semana —el tiempo habitual que necesita el corazón para recuperar su ritmo cardíaco normal tras la cirugía—, pero Efimov afirma que el diseño podría permitir a los investigadores prolongar la vida útil del dispositivo hasta varios meses.

La tecnología de implantes podría ser más poderosa en el futuro

En el futuro, Rogers y Efimov creen que el diseño de su creación podría tener amplias aplicaciones para diversas afecciones cardíacas. Por ejemplo, en personas con arritmias, se podrían colocar múltiples marcapasos pequeños alrededor del corazón para corregir su ritmo. Más allá de las afecciones cardíacas, los investigadores postulan que la tecnología de implantes disolubles basados ​​en luz podría aplicarse para problemas nerviosos, el tratamiento de heridas y el bloqueo del dolor.

Actualmente, el diminuto marcapasos aún se encuentra en fase de pruebas. Efimov afirma que el entorno regulatorio dificulta saber cuándo estará listo para su uso en pacientes humanos, pero cree que podría estar disponible en los próximos cinco años.