Los trastornos del ritmo cardíaco o arritmias cardíacas son causados por una señalización eléctrica defectuosa en el corazón, lo que provoca que este lata demasiado rápido o demasiado lento. En algunos casos, esto puede llevar a la insuficiencia cardíaca, accidente cerebrovascular e incluso la muerte repentina. Actualmente, estas arritmias son tratadas con dispositivos implantables, como marcapasos y desfibriladores, que monitorean y corrigen ritmos anormales. Pero estos dispositivos son inflexibles y pueden causar lesiones en el tejido cardiaco y aumentar el riesgo de complicaciones como hinchazón, perforación, coágulos de sangre e infección.
En un esfuerzo por mejorar los métodos de tratamiento existentes, un equipo de investigadores de la Universidad de Northwestern y la Universidad de Texas en Austin han desarrollado un nuevo tipo de marcapasos implantable que utiliza el grafeno como material base y utiliza la luz para monitorear y corregir arritmias cardíacas.
Un nuevo tipo de marcapasos
Este nuevo marcapasos es el más delgado hasta la fecha, con un grosor similar al de un cabello humano. A diferencia de los dispositivos implantables actuales, este dispositivo se moldea directamente al tejido cardiaco, lo que permite mediciones más precisas. Además, el grafeno es un material fuerte, liviano y biocompatible, lo que lo hace perfecto para su uso en dispositivos médicos implantables.
Los marcapasos y desfibriladores convencionales están hechos de bobinas de alambre grueso que pueden romperse y causar complicaciones. Además, los interfaces rígidos con tejidos blandos, como el corazón, pueden causar diversas complicaciones. Por el contrario, este nuevo dispositivo es suave y flexible, lo que lo hace más cómodo para el paciente y menos propenso a causar daños en el tejido cardiaco.
El dispositivo utiliza una combinación de grafeno y luz para monitorear y corregir arritmias cardíacas. Los investigadores de la Universidad de Texas ya estaban desarrollando un e-tatuaje electrónico a base de grafeno con capacidades de detección que se adhiere a la piel para monitorear continuamente signos vitales como la presión arterial y la actividad eléctrica. En el estudio actual, los investigadores utilizaron el diseño del e-tatuaje para desarrollar un dispositivo que pudiera operar dentro del cuerpo.
El uso de la luz para corregir arritmias cardíacas
El equipo de investigación encerró el e-tatuaje en una membrana de silicona flexible y colocó una cinta de oro de aproximadamente 10 micrones de grosor en él. El oro actúa como una conexión eléctrica entre el grafeno y la electrónica utilizada para medir y estimular el corazón. El dispositivo se probó en ratas y se descubrió que podía detectar con precisión arritmias y luego ofrecer estimulación eléctrica sin limitar el movimiento natural del corazón. Fue estable en un corazón que latía activamente, a temperatura corporal, durante 60 días, lo mismo que los marcapasos temporales que se utilizan como puente a los marcapasos permanentes. Además, la transparencia del grafeno ofrece aún más ventajas, ya que se puede utilizar la luz para monitorear y controlar el ritmo cardíaco (optocardiografía). La estimulación óptica es una forma más precisa de corregir arritmias que la estimulación eléctrica y, con la luz, se pueden rastrear enzimas específicas e investigar células del corazón, nervios y músculos.
El uso de la luz de esta manera podría proporcionar una nueva forma de diagnosticar y tratar afecciones cardíacas. La combinación de las funciones eléctricas y ópticas en una biointerfaz hace que el dispositivo sea mucho más preciso y menos intrusivo que los dispositivos convencionales. La capacidad de leer a través del grafeno también permite una mayor densidad de lectura, lo que aumenta aún más la precisión del dispositivo.
Lo tenéis publicado en onlinelibrary.wiley.com
Imagen de Ning Liu/University of Texas at Austin