Investigadores desarrollan un marcapasos sin batería que obtiene energía a partir de los latidos del corazón
El corazón es uno de los motores del organismo humano. Es el principal encargado de bombear sangre a todo el cuerpo, con el fin de llevar oxígeno y nutrientes o limpiar el cuerpo. El mecanismo que hace esto posible son los latidos, movimientos que «empujan» la sangre.
Aunque se trata de un proceso natural, puede pasar que en algún momento, el corazón de una persona ya no pueda bombear la sangre con la fuerza necesaria. Las razones detrás pueden ser bloqueos en las señales eléctricas, condiciones médicas o incluso, medicamentos que bajan las pulsaciones.
En estos casos, es necesario colocar marcapasos para que el corazón pueda recuperar sus funciones. Los marcapasos son pequeños dispositivos que se colocan bajo la piel y controlan el ritmo cardiaco, que en su mayoría funcionan con baterías. Sin embargo, esto podría suponer un problema, ya que dicha batería se agota y es necesario volver a cirugía para reemplazarlo.
Para resolver esta característica que podría resultar incómoda para muchos pacientes, científicos están desarrollando un marcapasos implantable sin batería. El cual buscará funcionar con los mismos latidos del corazón.
En desarrollo un marcapasos que funcionará impulsado por los latidos del corazón
Un equipo de investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison presentó un prototipo de marcapasos sin batería y que solo funcione con los latidos del propio corazón. Esto podría resolver una de las limitaciones de los marcapasos actuales: la necesidad del reemplazo de batería cada cierto tiempo, que generalmente va de 7 a 10 años.
En estos dispositivos, la batería representa más de la mitad de su peso y tamaño. Cuando la batería se termina, se debe cambiar por otro dispositivo, y en algunos casos, es necesario dejar el anterior dentro del corazón. Ya que retirar el dispositivo antiguo puede ser bastante difícil.
El nuevo marcapasos tiene como base un generador diminuto que convierte el movimiento cardiaco en electricidad. Según informan los los investigadores, la potencia que se logró es la suficiente para operar un prototipo de estimulador para el corazón. Esto es importante para que se sostenga este diseño en dispositivos diminutos.
Anteriormente, se había intentado encontrar una fuente de energía alternativa. Se habían explorado las baterías de tritio, generadores piezoeléctricos y generadores triboeléctricos, una tecnología que produce electricidad cuando dos materiales con cargas opuestas entran en contacto y después se separan.
Así funcionó el dispositivo
El marcapasos está diseñado bajo estrictas especificaciones. Por ejemplo, debía entrar en el compartimento de batería del marcapasos Micra, uno de los marcapasos intracardiacos más conocidos. Se buscaba mantener el tamaño total del implante y reemplazar la batería por una estructura que pudiera recolectar la energía del propio corazón.
Para conseguirlo, desarrollaron estructuras triboeléctricas oscilantes que se colocaron por encima y por debajo del dispositivo. Combinaron placas conductoras conectadas entre sí, y contaban con un recubrimiento positivo de cobre en un lado y una película negativa de etileno propileno fluorado en otro.
Cada latido comprime el sistema y cada relajación separa las superficies, generando carga eléctrica, misma que alimenta al marcapasos o se queda almacenada en un capacitor. Este es un componente que conserva carga durante periodos breves.
Sin embargo, los científicos mencionaron que el verdadero reto fue generar energía en volumen mínimo. En las pruebas de laboratorio, se mostró una densidad de potencia de 276,6 microvatios por centímetro cúbico. Poco después, se implantó el prototipo en un cerdo, observando que siguió su funcionamiento y biocompatibilidad durante un mes.
Próximos pasos de la investigación
El equipo describió que el dispositivo consiguió alimentar la estimulación cardiaca en pruebas funcionales, y no se registraron reacciones adversas diferentes a las que presentan los pacientes con marcapasos intracardiaco. Estos primeros resultados ofrecen una posible nueva opción. Aunque dentro del corazón, el generador no alcanzó la misma potencia.
Por el momento, continuarán realizando algunas pruebas para confirmar que el dispositivo es capaz de generar la suficiente energía y que sea estable. Esto en corazones in vivo, antes de que se prueben por primera vez en humanos.
El estudio se publicó en Sciences Advances.