Crean el primer marcapasos temporal del mundo: se disuelve en el cuerpo cuando ya no se necesita

Un avance definitivo para los enfermos del corazón. Investigadores de las universidades Northwestern y George Washington han desarrollado el primer marcapasos temporal de la historia: un dispositivo de estimulación inalámbrico, sin batería e implantable que desaparece cuando ya no es necesario.

El dispositivo fino, flexible y ligero podría utilizarse en pacientes que necesiten un marcapasos temporal tras una intervención quirúrgica o que están a la espera de un marcapasos permanente. Todos los componentes del marcapasos son biocompatibles y se absorben de forma natural en los fluidos corporales en el transcurso de 5 a 7 semanas sin necesidad de extracción quirúrgica.

Un equipo de científicos crea el primer modelo a tamaño real de un corazón humano en 3D

El dispositivo recibe energía de forma inalámbrica a través de una antena externa mediante protocolos de comunicación de campo cercano, la misma tecnología que se utiliza, por ejemplo, en los teléfonos inteligentes para los pagos electrónicos. Esto elimina la necesidad de grandes baterías y de un hardware rígido que incluya cables. Los cables no sólo pueden introducir infecciones, sino que también pueden quedar envueltos en tejido cicatrizal, causando más daños al ser retirados.

El estudio, que se ha publicado este lunes en la revista Nature Biotechnology, ha demostrado ya su eficacia del dispositivo en animales grandes y pequeños.

"Los dispositivos colocados en el corazón o cerca de él entrañan riesgos de infección y otras complicaciones", afirma el profesor John A. Rogers, de la Northwestern University, que dirigió el desarrollo del dispositivo. "Nuestros marcapasos inalámbricos y transitorios superan los principales inconvenientes de los dispositivos temporales tradicionales al eliminar la necesidad de utilizar cables percutáneos para los procedimientos de extracción quirúrgica, lo que ofrece la posibilidad de reducir los costes y mejorar los resultados de la atención al paciente. Este tipo de dispositivo podría representar el futuro de la tecnología de estimulación temporal".

"A veces los pacientes solo necesitan marcapasos de forma temporal, quizá tras una operación a corazón abierto, un infarto o una sobredosis de medicamentos", ha explicado el doctor Rishi Arora, cardiólogo de Northwestern Medicine, coautor del estudio. "Una vez estabilizado el corazón del paciente, podemos retirar el marcapasos. El estándar actual de atención implica la inserción de un cable, que permanece en su lugar entre 3 y 7 días. Estos tienen el potencial de infectarse o desprenderse". 

Esta Inteligencia Artificial puede predecir si morirás en el próximo año, pero los investigadores no saben cómo lo hace

"La plataforma de electrónica transitoria abre un capítulo totalmente nuevo en la medicina y la investigación biomédica", explica Igor Efimov, experto de la Universidad George Washington que codirigió el estudio con Rogers y Arora. "Los materiales biorreabsorbibles en los que se basa esta tecnología permiten crear toda una serie de dispositivos transitorios de diagnóstico y terapéuticos para controlar la progresión de las enfermedades y las terapias, suministrar terapias eléctricas, farmacológicas y celulares y reprogramar genes, entre otras muchas cosas". 

Los médicos podrán evitar las derivaciones restrictivas y arriesgadas

En la actualidad, para implantar un marcapasos temporal tras una operación a corazón abierto, los cirujanos deben coser electrodos de marcapasos temporales en el músculo cardíaco durante la intervención. Estos cables salen de la parte delantera del pecho del paciente y se conectan a una caja de estimulación externa que suministra una corriente para controlar el ritmo del corazón.

Cuando el marcapasos temporal deja de ser necesario, los médicos retiran los electrodos del marcapasos. Aunque son poco frecuentes, las posibles complicaciones de los marcapasos temporales implantados incluyen infecciones, desprendimientos, desgarros o daños en los tejidos, hemorragias y coágulos de sangre.

Con el marcapasos transitorio, los cirujanos y los pacientes pueden evitar este procedimiento potencialmente arriesgado. El dispositivo, totalmente implantable, es ligero y fino: tiene 250 micras de grosor y pesa menos de medio gramo. Suave y flexible, encapsula electrodos que se laminan en la superficie del corazón para emitir un impulso eléctrico. 

"En lugar de utilizar cables que pueden infectarse y desprenderse, podemos implantar este marcapasos biocompatible sin cables", explica Arora. "Los circuitos se implantan directamente en la superficie del corazón y podemos activarlos a distancia". A lo largo de varias semanas, este nuevo tipo de marcapasos se disuelve por sí solo, evitando así la necesidad de retirar físicamente los electrodos del marcapasos. De culminarse su desarrollo, se trata de una victoria importante para los pacientes que tienen que pasar por una operación de corazón.

Con nuevas modificaciones, añaden los expertos, este dispositivo se podría implantar a través de una vena de la pierna o el brazo. En estos casos, también podría ser posible proporcionar un marcapasos temporal a los pacientes que han sufrido un ataque al corazón o a los pacientes que se someten a procedimientos basados en catéteres.

Permite priorizar la vida del paciente

El Dr. Duc Thinh Pham, cirujano cardíaco de Northwestern Medicine, opina que un marcapasos transitorio hará más cómoda la vida a sus pacientes. Con los marcapasos actuales, los pacientes suelen sentir molestias durante días tras la inserción de los cables. Luego, deben limitar sus movimientos para evitar que los cables se desprendan.

"Este marcapasos transitorio es brillante", ha dicho Pham, que ha realizado más de 2.000 cirugías cardíacas a lo largo de su carrera. "Además de resolver el problema principal de los pacientes ocasionales de poscirugía cardíaca que necesitan un marcapasos temporal debido a bloqueos o arritmias, el dispositivo aborda el problema secundario de la comodidad del paciente, su capacidad de moverse libremente y su rehabilitación. Si tiene éxito, este dispositivo mejorará en gran medida el curso postoperatorio del paciente".

El marcapasos desaparece por completo y de manera natural

Este es el segundo ejemplo de medicina biorreabsorbible del laboratorio de Rogers, que lleva más de una década estudiando la electrónica transitoria. En 2018, Rogers y su equipo desarrollaron el primer dispositivo electrónico biorreabsorbible del mundo: un implante biodegradable que acelera la regeneración de los nervios. Estos dispositivos son completamente inofensivos, similares a los puntos de sutura absorbibles. Tras degradarse por completo, desaparecen a través de los procesos biológicos naturales del cuerpo.

"Es evidente que se necesitan mejores marcapasos cardíacos temporales", dijo el Dr. Bradley Knight, profesor de Cardiología y coautor del estudio. "Cuando conocí el estimulador nervioso biorreabsorbible, me puse en contacto con el profesor Rogers para explorar la posibilidad de utilizar esta tecnología para marcar el ritmo cardíaco. Él ya había empezado a trabajar con el Dr. Efimov para desarrollar un pequeño prototipo de marcapasos biorreabsorbible. A continuación, trabajamos con ambos equipos para desarrollar una versión más grande de un marcapasos cardíaco biorreabsorbible, sin plomo, que pudiera ser eficaz a escala humana. Es un gran ejemplo de lo que podemos crear uniendo los conocimientos de ingeniería y medicina".

Dependiendo del paciente, un marcapasos temporal puede ser necesario desde un par de días hasta varias semanas. Variando la composición y el grosor de los materiales del dispositivo, el equipo de Rogers puede controlar el número exacto de días que permanece funcional antes de disolverse.

"Construimos estos dispositivos con distintos tipos de materiales seguros y biorreabsorbibles y con arquitecturas optimizadas para garantizar un funcionamiento estable durante un periodo de tiempo algo más largo que el clínicamente necesario", explica Rogers. "Podemos adaptar los dispositivos para abordar un amplio espectro de tiempos de vida. Las tecnologías transitorias, en general, podrían algún día proporcionar tratamiento para una amplia variedad de condiciones médicas".