Un equipo de investigación de la Universidad de Chicago desarrolló un dispositivo inalámbrico (marcapasos) que es alimentado por luz, el cual puede implantarse en el cuerpo para poder regular la actividad cardiovascular o neuronal. Este estudio publicado en la revista Nature, es un avance significativo para la medicina, dado que millones de personas dependen de una cirugía invasiva para introducir el marcapasos en su cuerpo.
Por su parte, Pengju Li, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago explicó que “los primeros experimentos han sido muy exitosos y tenemos muchas esperanzas sobre el futuro de esta tecnología traslacional”.
En la creación de este innovador dispositivo, los científicos tuvieron que modificar el sistema para que funcionara con fines biológicos, en lugar de como se diseñan de forma habitual las células solares con el fin de obtener mejores resultados. Esto quiere decir que “en una célula solar, lo que se desea es recolectar la mayor cantidad de luz solar posible y mover esa energía a lo largo de la célula sin importar qué parte del panel sea impactada. Pero para esta aplicación, es necesario poder iluminar un área muy localizada y activar solo esa área”.
Lo anterior se menciona debido a que la terapia cardiaca común se conoce como terapia de resincronizada cardiaca, en la que diferentes partes del corazón se vuelven a sincronizar con cargas sincronizadas con precisión. Por ejemplo, en las terapias actuales, eso se logra con cables que puede tener sus propias complicaciones, por lo que Li y el equipo de investigación crearon un material fotovoltaico que solo se activaría específicamente donde incidiera la luz.
Así se desarrolló el marcapasos ultrafino controlado por luz
Para el diseño final de este marcapaso innovador, los científicos eligieron dos capas de un material de silicio conocido como tipo P, el cual responde a la luz creando una carga eléctrica. Como tal, la capa superior tiene agujeros diminutos que logran aumentar el rendimiento eléctrico y concentran la electricidad sin permitir que se propague.
El resultado final de esto es una membrana minúscula y flexible, que se puede insertar en el cuerpo por medio de un pequeño tubo junto con una fibra óptica. Esto se llevaría a cabo por medio de una cirugía mínimamente invasiva.
Cabe mencionar que la membrana tiene solo un micrómetro de espesor, el cual es 100 veces más pequeña que el cabello humano, además pesa menos de una quincuagésima parte de un gramo. “Cuanto más liviano es un dispositivo, más cómodo suele resultar para los pacientes”, afirmó Li.
Esta versión del dispositivo está diseñado para uso temprano, pero en lugar de realizar otra cirugía para extraer el marcapasos, este simplemente se disuelve con el tiempo en un compuesto no tóxico conocido como ácido silícico. Sin embargo, los investigadores señalaron que este también podría diseñarse para que dure diferentes periodos de vida, dependientes de cuanto tiempo se desee la estimulación cardiaca.
Narutoshi Hibino, profesor de cirugía de la Universidad de Medicina de Chicago y coautor correspondiente del estudio, expresó que “Este avance supone un punto de inflexión en la terapia de resincronización cardíaca. Estamos en la cúspide de una nueva frontera donde la bioelectrónica puede integrarse perfectamente con las funciones naturales del cuerpo”.
A pesar de que los primeros ensayos de uso de este dispositivo se realizaron con tejido cardíaco, el equipo denotó que el enfoque podría usarse a su vez para la neuromodulación, es decir, la estimulación de los nervios en trastornos del movimiento como el Parkinson o también para tratar dolores crónicos u otros trastornos.
Tian explicó que cuando usaron el marcapaso por primera vez en pruebas con corazones de cerdo, funcionó de forma asombrosa. “Recuerdo ese día porque funcionó en la primera prueba. Es a la vez un logro milagroso y una recompensa por nuestros grandes esfuerzos”.
