Casi 700 000 personas en los Estados Unidos mueren de enfermedades cardíacas cada año, y un tercio de esas muertes se deben a complicaciones en las primeras semanas o meses posteriores a un evento traumático relacionado con el corazón.
Para ayudar a prevenir esas muertes, los investigadores de las universidades Northwestern y George Washington (GW) han desarrollado un nuevo dispositivo para monitorear y tratar enfermedades y disfunciones cardíacas en los días, semanas o meses posteriores a tales eventos. Y, una vez que ya no se necesita el dispositivo, se disuelve inofensivamente dentro del cuerpo, evitando la necesidad de extracción.
Aproximadamente del tamaño de un sello postal, el dispositivo suave y flexible utiliza una serie de sensores y actuadores para realizar investigaciones más complicadas que las que pueden realizar los dispositivos tradicionales, como los marcapasos. No solo se puede colocar en varias secciones del corazón, el dispositivo también transmite información continuamente a los médicos, para que puedan monitorear de forma remota el corazón de un paciente en tiempo real. El dispositivo también es muy transparente, lo que permite a los médicos observar regiones específicas del corazón para hacer un diagnóstico o proporcionar un tratamiento.
La investigación se publicará el miércoles (5 de julio) en la revista Science Advances.
« Varias complicaciones graves, como la fibrilación auricular y el bloqueo cardíaco, pueden seguir a las cirugías cardíacas o las terapias basadas en catéteres », dijo Igor Efimov, cardiólogo experimental de Northwestern que codirigió el estudio. « El control posquirúrgico actual y el tratamiento de estas complicaciones requieren una tecnología más sofisticada que la disponible actualmente. Esperamos que nuestro nuevo dispositivo pueda cerrar esta brecha en la tecnología. Nuestro dispositivo electrónico transitorio puede mapear la actividad eléctrica desde numerosos lugares en las aurículas y luego administrar estímulos eléctricos. desde muchos lugares para detener la fibrilación auricular tan pronto como comience ».
« Muchas muertes que ocurren después de una cirugía cardíaca o un ataque cardíaco podrían prevenirse si los médicos tuvieran mejores herramientas para monitorear y tratar a los pacientes en las delicadas semanas y meses posteriores a estos eventos », agregó Luyao Lu de GW, quien codirigió el trabajo con Efímov. « La herramienta desarrollada en nuestro trabajo tiene un gran potencial para abordar necesidades insatisfechas en muchos programas de investigación cardiaca fundamental y traslacional ».
Efimov es profesor de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y profesor de medicina en la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad de Northwestern. Lu es profesor asistente de ingeniería biomédica en GW.
Este trabajo se basa en el trabajo anterior de Efimov para desarrollar implantes cardíacos para monitorear y estimular temporalmente el corazón. En 2021, Efimov y el profesor de Northwestern John A. Rogers introdujeron el primer marcapasos transitorio, publicado en Nature Biomedical Engineering. Luego, a principios de este año, el equipo de Efimov presentó un « tatuaje » de grafeno para tratar la arritmia cardíaca, publicado en Advanced Materials.
« Después de las cirugías cardíacas, los cirujanos a veces insertan cables temporales, que están conectados a generadores de corriente externos, para proporcionar estimulación eléctrica durante el bloqueo cardíaco temporal causado por la cirugía », dijo Efimov. « Recientemente, desarrollamos un marcapasos biorreabsorbible para reemplazar dicho cable. La fibrilación auricular posoperatoria requiere un enfoque más complicado basado en una matriz de electrodos múltiples para detectar y detener la fibrilación auricular. Ahora, presentamos una tecnología novedosa para lograr este objetivo. »
Probado en modelos de animales pequeños, el nuevo dispositivo proporciona funciones más allá de las de un marcapasos tradicional. Mientras que un marcapasos solo puede proporcionar una imagen general del corazón (ya sea que el corazón esté latiendo o no), el dispositivo transitorio proporciona una imagen más matizada. No solo puede restablecer los ritmos cardíacos normales, sino que también puede mostrar qué áreas del corazón funcionan bien y cuáles no. La naturaleza transparente del dispositivo también permite a los investigadores mapear ópticamente muchos parámetros físicos cardíacos importantes a través del dispositivo para estudiar mejor la función cardíaca y los mecanismos de enfermedades cardíacas.
Después de un período clínicamente relevante, el dispositivo, que está hecho de materiales biocompatibles aprobados por la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. simplemente se disuelve en productos benignos. Similar a los puntos absorbibles, el dispositivo se degrada y luego desaparece por completo a través de los procesos biológicos naturales del cuerpo. La naturaleza biorreabsorbible del dispositivo podría reducir los costos de atención médica y mejorar los resultados de los pacientes al evitar las complicaciones de la extracción quirúrgica y reducir los riesgos de infección.
El estudio, « Dispositivos de microelectrodos transparentes, bioabsorbibles y suaves para el mapeo espaciotemporal multimodal y la modulación de la fisiología cardíaca », fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud.