Diseñan un marcapasos inteligente y desechable que controla funciones fisiológicas del cuerpo

El sistema utiliza además algoritmos para analizar esta actividad con el fin de detectar de forma autónoma los ritmos cardíacos anormales y decidir cuándo se debe estimular el corazón y a qué ritmo. Toda esta información se transmite a un teléfono inteligente o a una tableta, para que los médicos puedan controlar a distancia a sus pacientes.

Este nuevo marcapasos transitorio y la red de sensores/control, explican sus creadores en la revista Science, pueden utilizarse en pacientes que necesitan un marcapasos temporal tras una intervención quirúrgica o que están a la espera de un marcapasos permanente.

El marcapasos obtiene energía de forma inalámbrica de un nodo de la red, un pequeño dispositivo inalámbrico que se adhiere suavemente al pecho del paciente. Esta tecnología elimina la necesidad de hardware externo, incluidos los cables.

Para que el sistema pueda comunicarse con el paciente, los investigadores incorporaron un pequeño dispositivo de retroalimentación que puede llevarse en cualquier parte del cuerpo. Cuando los sensores detectan un problema (por ejemplo, batería baja, colocación incorrecta del dispositivo o mal funcionamiento del marcapasos), el dispositivo vibra y alerta a los usuarios del problema.

«Es la primera vez que combinamos la electrónica blanda y portable con plataformas electrónicas transitorias», afirma John A. Rogers, autor delestudio. «Este enfoque podría cambiar la forma en que los pacientes reciben atención médica».

«En el caso de la estimulación cardíaca temporal, el sistema libera a los pacientes de los aparatos de monitorización y estimulación que los mantienen confinados en un entorno hospitalario. En su lugar, los pacientes podrían recuperarse en la comodidad de sus hogares, manteniendo la tranquilidad que supone ser supervisados a distancia por sus médicos. Esto también reduciría el coste de la asistencia sanitaria y liberaría camas de hospital para otros pacientes», apunta.

«Actualmente, los marcapasos temporales requieren un cable que se conecta a un generador externo que estimula el corazón», indica el investigador Igor R. Efimov.

«Cuando el corazón recupera su capacidad de estimularse a sí mismo de forma adecuada, hay que retirar el cable. Como puede imaginarse, se trata de un procedimiento bastante dramático para extraer un cable conectado al corazón. Decidimos abordar este problema desde un ángulo diferente. Hemos creado un marcapasos que simplemente se disuelve y no necesita ser extraído . Así se evita el peligroso paso de sacar el cable».

«Los marcapasos actuales son inteligentes y responden bien a las necesidades cambiantes de los pacientes», afirma Arora. «Pero los módulos portátil hacen todo lo que hacen los marcapasos tradicionales y más. El paciente lleva un pequeño parche en el pecho y recibe información en tiempo real para controlar el marcapasos . No sólo el propio marcapasos es biorreabsorbible, sino que está controlado por un parche blando y ponible que permite que el marcapasos responda a las actividades habituales de la vida sin necesidad de sensores implantables.»

«Queríamos demostrar que es posible desplegar varios tipos diferentes de dispositivos, cada uno de los cuales realiza funciones esenciales de forma coordinada e inalámbrica en todo el cuerpo», explica Rogers. «Algunos detectan. Otros suministran energía. Otros estimulan. Otros proporcionan señales de control. Pero todos trabajan juntos, intercambiando información, tomando decisiones basadas en algoritmos y reaccionando a las condiciones cambiantes».

Desde que el marcapasos transitorio de Northwestern se presentó por primera vez hace un año, los investigadores han introducido múltiples mejoras para hacer avanzar la tecnología. Mientras que el dispositivo anterior era flexible, el nuevo es flexible y elástico, lo que le permite adaptarse mejor a la naturaleza cambiante de un corazón que late.

La nueva iteración también utiliza un adhesivo biocompatible desarrollado en los laboratorios de Rogers y Efimov. El adhesivo permite que el dispositivo, ligero y fino, se lamine suavemente sobre la superficie del corazón sin necesidad de suturas. Otra nueva ventaja: a medida que el marcapasos transitorio se disuelve de forma lenta e inofensiva, libera un fármaco antiinflamatorio para evitar reacciones de cuerpo extraño.

Quizá el avance más impactante sea la capacidad del dispositivo de proporcionar estimulación a demanda, en función del momento en que el paciente la necesite. Sincronizado con el marcapasos, el módulo cardíaco montado en el pecho registra un electrocardiograma en tiempo real para controlar la actividad cardíaca. En el estudio, los investigadores compararon esta tecnología inalámbrica con los electrocardiogramas de referencia y comprobaron que era tan exacta y precisa como los sistemas de grado clínico.

«El módulo cardíaco indica literalmente al marcapasos que aplique un estímulo al corazón», explica Efimov. «Si se recupera la actividad normal, deja de marcar el ritmo. Esto es importante porque si se estimula el corazón cuando no es necesario, se corre el riesgo de inducir una arritmia».

«El sistema de estimulación es completamente autónomo », afirma Yeon Sik Choi, miembro del laboratorio de Rogers y co-primer autor del artículo. «Puede detectar automáticamente un problema y aplicar el tratamiento. Es fácil y autónomo, con mínimas necesidades externas».

Los investigadores creen que su sistema sería más beneficioso para los pacientes más vulnerables. Cada año nacen unos 40.000 bebés con un agujero en la pared que separa las cámaras superiores del corazón. Unos 10.000 de estos casos ponen en peligro su vida y requieren una intervención quirúrgica inmediata. Tras la operación, el 100% de los bebés reciben un marcapasos temporal.

«La buena noticia es que se trata de una enfermedad temporal», afirma Efimov. «Después de unos cinco a siete días, el corazón recupera su capacidad de autoestimulación y ya no necesita un marcapasos». El procedimiento para retirar el marcapasos ha mejorado mucho con los años, por lo que la tasa de complicaciones es baja. Pero podríamos liberar a estos bebés de los cables que los conectan a un generador externo y evitar que necesiten u n segundo procedimiento », concluye.