Un marcapasos ultrafino y mínimamente invasivo controlado por luz

Un equipo de investigadores de la Universidad de Chicago (EstadosUnidos) ha desarrollado un marcapasos inalámbrico, alimentado por luz, que puede implantarse para regular la actividad cardiovascular o neuronal del cuerpo. Las membranas ligeras, más delgadas que un cabello humano, se pueden insertar con cirugía mínimamente invasiva y no contienen partes móviles.

Publicados en ´Nature´, los resultados podrían ayudar a reducir las complicaciones en la cirugía cardíaca y ofrecer nuevos horizontes para dispositivos futuros. Hace años que se llevan desarrollando dispositivos que pueden utilizar una tecnología similar a las células solares para estimular el cuerpo.

Estos sistemas fotovoltaicos son atractivos para este propósito porque no tienen partes móviles ni cables que puedan romperse o volverse intrusivos, algo especialmente útil en tejidos delicados como el corazón. Y en lugar de una batería, los investigadores simplemente implantan una pequeña fibra óptica para proporcionar energía.

En esta ocasión, para obtener los mejores resultados, los científicos tuvieron que modificar el sistema para que funcionara con fines biológicos, en lugar de como se diseñan habitualmente las células solares. El diseño final que eligieron tiene dos capas de un material de silicio conocido como tipo P, que responden a la luz creando una 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 minúscula y flexible que se puede insertar en el cuerpo mediante un tubo diminuto junto con una fibra óptica: una cirugía mínimamente invasiva.

La fibra óptica se ilumina siguiendo un patrón preciso, que la membrana capta y convierte en impulsos eléctricos. La membrana tiene sólo un micrómetro de espesor (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 más modernos, que pesan al menos cinco gramos . Esta versión particular del dispositivo está diseñada para uso temporal.

En lugar de realizar otra cirugía invasiva para extraer el marcapasos, este 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 períodos de vida deseados, dependiendo de cuánto tiempo se desee la estimulación cardíaca.

Aunque los primeros ensayos se realizaron con tejido cardíaco, el equipo dijo que el enfoque podría usarse también para la neuromodulación: estimular los nervios en trastornos del movimiento como el Parkinson, por ejemplo, o para tratar el dolor crónico u otros trastornos.

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