Um implante sem fio que pode detectar e corrigir batimentos cardíacos irregulares sem dor foi revelado por pesquisadores nos Estados Unidos. Liderado por Philipp Gutruf na Universidade do Arizona, a equipe baseou seu projeto em uma malha flexível que envolve e monitora o coração. Sinais ópticos gerados por um computador de bordo são usados para atingir as células musculares do coração com mais precisão do que os marcapassos existentes. Essa abordagem pode levar a dispositivos muito mais confortáveis para milhões de pessoas que sofrem de doenças cardíacas.
Arritmia é o batimento anormal do coração e pode ser causada por uma ampla gama de doenças. Para muitas pessoas, a arritmia pode ser tratada com a implantação de um marca-passo/desfibrilador movido a bateria, que monitora os batimentos cardíacos detectando os sinais elétricos que eles produzem. Quando ocorrem sinais de arritmia, o aparelho passa um choque elétrico entre um par de eletrodos que são conectados diretamente ao coração. Isso estimula as células musculares do coração, levando à restauração de um batimento cardíaco regular.
Marcapassos salvaram milhões de vidas em todo o mundo, mas são dispositivos altamente invasivos. Os dispositivos não são apenas volumosos e inflexíveis; os choques que eles fornecem também estimulam os receptores de dor no coração.
Biomoléculas sensíveis à luz
Para melhorar esse design, a equipe de Gutruf explorou uma abordagem baseada na estimulação optogenética. Trata-se de estimular biomoléculas sensíveis à luz encontradas em tipos específicos de células: neste caso, células musculares denominadas cardiomiócitos. Essas células são responsáveis por desencadear a contração regular do coração e, crucialmente, contêm uma proteína sensível à luz específica que não é encontrada nos receptores de dor.
Alimentado sem fio por uma antena externa, o design da equipe apresenta uma malha fina e flexível que envolve o coração. A malha monitora os sinais elétricos do órgão, que são analisados por um computador de bordo que utiliza algoritmos especializados.
Se o computador detecta arritmia, direciona a malha para enviar sinais ópticos que fazem com que os cardiomiócitos sensíveis à luz se contraiam em padrões regulares. Como essa luz não interfere nos sinais elétricos detectados pela malha, o dispositivo pode continuar monitorando o coração, mesmo quando os sinais ópticos que salvam vidas estão sendo entregues.
Abordagem direcionada
Segundo os pesquisadores, seu design oferece várias vantagens em relação aos marcapassos convencionais. Seu sistema de energia sem fio elimina a necessidade de substituir as baterias implantadas, o que atualmente é feito a cada cinco a sete anos. Além disso, os algoritmos podem ser programados para atingir tipos específicos de arritmia – muitos dos quais requerem tratamentos mais complexos do que os marcapassos existentes podem fornecer.
Marcapasso temporário regula o ritmo cardíaco e depois desaparece completamente
A fibrilação atrial, por exemplo, pode fazer com que as câmaras superior e inferior do coração comecem a bater fora de sincronia. Se um algoritmo pudesse ser treinado para reconhecer isso, o computador poderia adaptar os sinais ópticos enviados pela malha, tornando o tratamento muito mais eficaz e confortável.
Tendo testado seu dispositivo no coração de camundongos, Gutruf e seus colegas agora estão confiantes de que sua abordagem poderá em breve levar a uma nova geração de marcapassos mais inteligentes e menos invasivos. Se alcançado, isso poderia melhorar a qualidade de vida de milhões de pessoas que atualmente sofrem de arritmias cardíacas.
A pesquisa é descrita em Os avanços da ciência.
