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Científicos crean un marcapasos ultrafino, mínimamente invasivo y controlado por la luz


Un grupo de investigadores de la Universidad de Chicago, Estados Unidos, creó un prototipo de marcapasos significativamente más pequeño y ligero que los marcapasos actuales. Gracias a su membrana ultraligera puede regular los latidos del corazón con la ayuda de la luz.

El equipo desarrolló un dispositivo inalámbrico —marcapasos—, alimentado por la luz, que se puede implantar para regular la actividad cardiovascular o neuronal en el cuerpo. Las membranas ligeras de plumas, más delgadas que un cabello humano, se pueden insertar con una cirugía mínimamente invasiva y no contienen partes móviles.

Según la investigación, publicada el 21 de febrero en Nature, este desarrollo podría ayudar a reducir las complicaciones en la cirugía cardiaca y ofrecer nuevos horizontes para futuros dispositivos. “Los primeros experimentos han sido muy exitosos, y tenemos muchas esperanzas sobre el futuro de esta tecnología traslacional”, dijo Pengju Li, primer autor del documento.

PROCESO PARA CONSEGUIR UN MARCAPASOS DIRIGIDO POR LUZ

El laboratorio del profesor Bozhi Tian ha estado desarrollando durante años dispositivos que pueden utilizar tecnología similar a las células solares para estimular el cuerpo. Los fotovoltaicos son atractivos para este propósito porque no tienen partes móviles ni cables que puedan romperse o volverse intrusivos, especialmente útiles en tejidos delicados como el corazón. Y en lugar de una batería, los investigadores simplemente implantan una pequeña fibra óptica al lado para proporcionar energía.

Pero para obtener los mejores resultados, los científicos tuvieron que ajustar el sistema para que funcionara con fines biológicos, en lugar de la forma en que se suelen diseñar las células solares. “En una célula solar, quieres recoger la mayor cantidad de luz solar posible y mover esa energía a lo largo de la celda sin importar qué parte del panel se golpee”, explicó Li. “Pero para esta aplicación, quieres poder iluminar un área muy localizada y activar solo esa área”.

Por ejemplo, una terapia cardíaca común se conoce como terapia de resincronización cardíaca, en la que diferentes partes del corazón se sincronizan con cargas cronometradas con precisión. En las terapias actuales, eso se logra con cables, que pueden tener sus propias complicaciones.

UNA MEMBRANA DIMINUTA Y FLEXIBLE

Li y el equipo se dicieron a crear un material fotovoltaico que solo se activaría exactamente donde golpeaba la luz. El diseño final en el que se establecieron tiene dos capas de un material de silicio conocido como tipo P, que responden a la luz creando carga eléctrica. La capa superior tiene muchos agujeros diminutos, una condición conocida como nanoporosidad, que aumentan el rendimiento eléctrico y concentran la electricidad sin permitir que se propague.

El resultado es una membrana diminuta y flexible, que se puede insertar en el cuerpo a través de un pequeño tubo junto con una fibra óptica, una cirugía mínimamente invasiva. La fibra óptica se ilumina en un patrón preciso, que la membrana recoge y se convierte en impulsos eléctricos.

La membrana tiene solo un micrómetro de grosor, unas 100 veces más pequeña que el cabello humano más fino, y unos pocos centímetros cuadrados. Pesa menos de una quincuagésima parte de un gramo; significativamente menos que los marcapasos actuales de última generación, que pesan al menos cinco gramos. “Cuanto más ligero sea un dispositivo, más cómodo suele ser para los pacientes”, dijo Li.

Esta versión en particular del dispositivo está pensada para uso temporal. En lugar de otra cirugía invasiva para eliminar el marcapasos, simplemente se disuelve con el tiempo en un compuesto no tóxico conocido como ácido silícico. Sin embargo, los investigadores dijeron que los dispositivos podrían diseñarse para durar diferentes vidas deseadas, dependiendo de cuánto tiempo se desee la estimulación cardiaca. N

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