Ilustración de un corazón impulsado por ultrasonidos
El diminuto invento del MIT que sustituirá los marcapasos: una pegatina que estimula los latidos con ultrasonidos
Una vacuna y una pegatina, el sencillo futuro que plantea esta investigación para quienes hoy dependen de un marcapasos para vivir.
Más información: El nuevo sensor portátil para la detección precoz del cáncer de mama desde casa: ecografías más fáciles, rápidas y sin dolor
Reducir las cirugías y tratamientos invasivos, este es uno de los principales objetivos de la tecnología médica actual. Investigadores de todo el mundo pretenden dejar obsoletos dispositivos tan conocidos como los marcapasos y para ello, el Instituto Tecnológico de Massachusetts propone usar una pegatina sobre el pecho.
Un equipo de esta prestigiosa institución ha desarrollado un nuevo prototipo capaz de estimular el ritmo cardíaco sin ninguna intervención quirúrgica. Se trata de una pegatina del tamaño de un sello postal que se conecta a un pequeño dispositivo de bolsillo con las baterías y otros componentes electrónicos.
Este mismo grupo ya había demostrado un diseño de pegatina de ultrasonidos para obtener imágenes de órganos y tejidos profundos . Ahora planean combinar ambos enfoques en una sola pegatina de ultrasonido para monitorizar y regular simultáneamente la actividad cardíaca.
"Algún día podríamos tener pegatinas en el cuerpo que permitan obtener imágenes a largo plazo de las profundidades del organismo y también realizar estimulación con efectos terapéuticos”, afirma Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental en el MIT.
Adiós al marcapasos
Cada año se implantan unos 40.000 marcapasos en España, según informes de la Sociedad Española de Cardiología. Se trata de una cirugía muy consolidada y con dispositivos ampliamente estudiados, pero sigue conllevando ciertos riesgos y molestias para el paciente.
Imagen de la actividad de un corazón impulsada por ultrasonidos
"Son invasivos y entran en contacto directo con el corazón latiendo", afirma Gengxi Lu, coautor del artículo publicado por el MIT en la revista Nature Biomedical Engineering. "El sueño durante muchos años ha sido la estimulación cardíaca no invasiva mediante ultrasonidos".
Estos dispositivos, alimentados por baterías, se implantan quirúrgicamente en el pecho y envían impulsos eléctricos para regular la frecuencia cardíaca desde el corazón. También desde el MIT han surgido avances como una antena microscópica que permite cargar inalámbricamente implantes como estos a través de la piel.
Además de la miniaturización de la tecnología médica, uno de los grandes retos en la industria es reducir al máximo los tratamientos invasivos. Con este objetivo en mente, este equipo del MIT plantea una alternativa sin cirugía, una pegatina que desde el exterior del cuerpo estimularía el ritmo cardíaco mediante ultrasonidos.
Ultrasonidos como terapia
Los ultrasonidos se usan en medicina con frecuencia desde hace años. Son la base, por ejemplo, de las ecografías que ofrecen imágenes de los órganos internos o de bebés en pleno proceso de gestación. Estas pruebas se realizan a través de la piel, aunque los ecógrafos también pueden introducirse en el cuerpo con una sonda durante una cirugía para ofrecer más información al equipo médico que participa en una operación.
Los dispositivos de ultrasonidos, llamados transductores, producen ondas sonoras con frecuencias por encima del umbral del oído humano (superior a los 20 KHz) y pueden alcanzar incluso el rango de los megahercios (MHz).
Médico realizando una ecografía abdominal EuropaPress
Los transductores se pueden utilizar como diagnóstico o como terapia no invasiva. En este segundo caso, las ondas interactúan con los tejidos del cuerpo para modificarlos mediante el uso de rayos de muy alta intensidad que pueden destruir tejidos como los tumores. También se está estudiando su uso terapéutico en la enfermedad de Parkinson o Alzheimer aplicado al cerebro.
Estudios previos en animales han demostrado que el ultrasonido focalizado puede activar las células cardíacas de forma segura, aunque el efecto ha sido inconsistente y débil. Uno de los objetivos de este nuevo trabajo fue amplificar los efectos del ultrasonido en el corazón.
Una vacuna y una pegatina
Para ello, aplicaron la sonogenética, un enfoque relativamente nuevo que se inspira en la optogenética, una técnica que consiste en manipular genéticamente la célula para que responda a la luz. Por el contrario, la sonogenética aumenta la sensibilidad de las células cardíacas al ultrasonido. Específicamente, la manipulación produjo la apertura de ciertos canales iónicos en las células cardíacas. Al abrirse estos canales, permiten la entrada de calcio, lo que indica a la célula cardíaca que se contraiga y lata, es decir, mayor sensibilidad al ultrasonido.
Durante las pruebas, estas células modificadas latían al ritmo de las ondas, a diferencia de las células que no habían sido manipuladas genéticamente. Para aplicar este tratamiento en pacientes, los investigadores se plantean inyectar primero algo parecido a una vacuna que potenciaría genéticamente la sensibilidad de las células cardíacas a las ondas ultrasónicas del marcapasos.
Detalles del dispositivos para sustituir los marcapasos
Esta inyección constituiría una forma de terapia génica, un tratamiento actualmente aprobado por la FDA para tratar ciertas enfermedades hereditarias como la anemia falciforme y la distrofia muscular espinal. Después se le daría al paciente el equipo técnico que consiste en una pegatina con diminutos transductores de ultrasonido integrados.
La parte adhesiva del dispositivo está hecha de un hidrogel que el grupo de Zhao ha perfeccionado a lo largo de los años para que se adhiera firmemente a la piel y a diversos materiales, permitiendo además el paso de las ondas ultrasónicas sin debilitarse. Los transductores de la pegatina se pueden ajustar para generar ondas ultrasónicas a frecuencias específicas.
El resto del dispositivo se llevaría en el bolsillo para suministrar energía y otro soporte a la pegatina. Todo oculto debajo de la ropa para facilitar la vida del enfermo.
