Investigadores estadounidenses han presentado un implante inalámbrico que puede detectar y corregir sin dolor los latidos cardíacos irregulares. Dirigido por Felipe Gutruf en la Universidad de Arizona, el equipo basó su diseño en una malla flexible que rodea y monitorea el corazón. Las señales ópticas generadas por una computadora a bordo se utilizan para apuntar a las células musculares del corazón con mayor precisión que los marcapasos existentes. Este enfoque podría conducir a dispositivos que sean mucho más cómodos para millones de personas que padecen enfermedades cardíacas.
La arritmia es el latido anormal del corazón y puede ser causada por una amplia gama de enfermedades. Para muchas personas, la arritmia se puede tratar mediante la implantación de un marcapasos/desfibrilador alimentado por batería, que controla los latidos del corazón al detectar las señales eléctricas que producen. Cuando se presentan signos de arritmia, el dispositivo pasa una descarga eléctrica entre un par de cables que están conectados directamente al corazón. Esto estimula las células musculares del corazón, lo que conduce a la restauración de un latido cardíaco regular.
Los marcapasos han salvado millones de vidas en todo el mundo, pero son dispositivos altamente invasivos. Los dispositivos no solo son voluminosos e inflexibles; las descargas que producen también estimulan los receptores del dolor en el corazón.
Biomoléculas sensibles a la luz
Para mejorar este diseño, el equipo de Gutruf exploró un enfoque basado en la estimulación optogenética. Esto implica estimular biomoléculas sensibles a la luz que se encuentran en tipos específicos de células: en este caso, células musculares denominadas cardiomiocitos. Estas células son responsables de desencadenar la contracción regular del corazón y, lo que es más importante, contienen una proteína sensible a la luz específica que no se encuentra en los receptores del dolor.
Alimentado de forma inalámbrica por una antena externa, el diseño del equipo presenta una malla delgada y flexible que envuelve el corazón. La malla monitorea las señales eléctricas del órgano, que son analizadas por una computadora a bordo que utiliza algoritmos especializados.
Si la computadora detecta arritmia, dirige la malla para que envíe señales ópticas que hacen que los cardiomiocitos sensibles a la luz se contraigan en patrones regulares. Dado que esta luz no interfiere con las señales eléctricas detectadas por la malla, el dispositivo puede continuar monitoreando el corazón, incluso mientras se envían señales ópticas que salvan vidas.
Enfoque dirigido
Según los investigadores, su diseño ofrece varias ventajas sobre los marcapasos convencionales. Su sistema de energía inalámbrico elimina la necesidad de reemplazar las baterías implantadas, lo que actualmente se hace cada cinco a siete años. Además, los algoritmos se pueden programar para tratar tipos específicos de arritmia, muchos de los cuales requieren tratamientos más complejos que los que pueden ofrecer los marcapasos existentes.
El marcapasos temporal regula el ritmo cardíaco y luego desaparece por completo
La fibrilación auricular, por ejemplo, puede hacer que las cavidades superior e inferior del corazón comiencen a latir sin sincronización. Si se pudiera entrenar un algoritmo para reconocer esto, la computadora podría adaptar las señales ópticas enviadas por la malla, haciendo que el tratamiento sea mucho más efectivo y cómodo.
Después de haber probado su dispositivo en el corazón de ratones, Gutruf y sus colegas ahora confían en que su enfoque podría conducir pronto a una nueva generación de marcapasos más inteligentes y menos invasivos. Si se logra, esto podría mejorar en última instancia la calidad de vida de millones de personas que actualmente sufren de arritmias cardíacas.
La investigación se describe en Science Advances.
