es.wedoany.com Noticia: Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un marcapasos no invasivo que estimula el corazón mediante ultrasonido. Este dispositivo, diseñado como un pequeño parche que se puede llevar en el pecho, podría ofrecer en el futuro una alternativa a los implantes cardíacos tradicionales sin necesidad de cirugía.
El núcleo de este dispositivo es un parche del tamaño de un sello postal, cuyos microtransductores pueden enviar pulsos de ultrasonido a través del pecho para estimular el corazón. El ultrasonido activa la apertura de canales iónicos específicos en las células cardíacas, un efecto amplificado por los investigadores mediante ingeniería genética. Cuando los canales se abren, los iones de calcio ingresan a las células, y la señal induce la contracción y el latido de las células cardíacas. En experimentos de laboratorio, los investigadores aplicaron ultrasonido a células cardíacas humanas modificadas genéticamente y descubrieron que los pulsos mantenían eficazmente la contracción saludable de las células. El equipo también probó el parche de ultrasonido en ratas, y los resultados mostraron que el dispositivo podía corregir arritmias de forma rápida, segura y no invasiva, restaurando el ritmo cardíaco regular.
El equipo de investigación ha creado un prototipo que incluye el parche de ultrasonido y un pequeño dispositivo de bolsillo con batería y componentes electrónicos. Anteriormente, el grupo había demostrado un diseño de parche para obtener imágenes de órganos y tejidos profundos mediante ultrasonido, y planean integrar ambos métodos en un solo parche para lograr la monitorización y regulación sincronizada de la actividad cardíaca.
“Creemos que en el futuro se podrá colocar un parche en el cuerpo para obtener imágenes internas profundas a largo plazo y proporcionar estimulación terapéutica en un circuito cerrado no invasivo”, afirmó Xuanhe Zhao, profesor de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Civil y Ambiental del MIT. Él y colaboradores del equipo del profesor Qifa Zhou de la Universidad del Sur de California (USC) publicaron los resultados de la investigación en la revista internacional *Nature Biomedical Engineering*. Entre los coautores del MIT se incluyen el primer autor Chen Gong, Runze Li, Won Jun Song, el ex becario postdoctoral Gengxi Lu, Shucong Li, Hsiao-Chuan Liu, entre otros, y los colaboradores también incluyen investigadores de la Universidad de Harvard, la Universidad de California en Los Ángeles y otros equipos de la USC.
Actualmente, alrededor de 3 millones de adultos en Estados Unidos utilizan marcapasos. Estos dispositivos implantables son maduros y generalmente seguros, pero aún conllevan riesgos quirúrgicos. “El marcapasos es uno de los implantes humanos más importantes y ampliamente utilizados, salvando millones de vidas”, dijo el coautor correspondiente del artículo, Gengxi Lu. “Pero son invasivos y están en contacto directo con el corazón que late. Durante años, el sueño ha sido lograr la estimulación cardíaca no invasiva mediante ultrasonido”. Los científicos ya habían descubierto que el ultrasonido tiene efectos sobre el corazón, pero estos eran inconsistentes y débiles. En su estudio, el equipo de Zhao aplicó métodos de sonogenética, tomando prestada la técnica de optogenética que manipula genéticamente partes específicas de las células para que respondan a la luz. La sonogenética busca modificar genéticamente las células para que respondan al sonido, incluido el ultrasonido. En el desarrollo del marcapasos, el equipo utilizó la sonogenética para aumentar la sensibilidad de las células cardíacas al ultrasonido: diferenciaron células cardíacas a partir de células madre embrionarias mediante métodos estándar y luego las modificaron genéticamente para que produjeran canales iónicos más propensos a abrirse en respuesta al ultrasonido.
En los experimentos, las células cardíacas modificadas genéticamente latían en sincronía con las ondas de ultrasonido cuando se exponían a ellas, mientras que las células no modificadas no mostraban tal respuesta. El equipo imagina que en futuras aplicaciones clínicas, los pacientes podrían recibir primero una inyección única de terapia génica (similar a una vacuna) para aumentar la sensibilidad de las células cardíacas al ultrasonido. Luego, el equipo diseñó el parche de marcapasos de ultrasonido del tamaño de un sello postal, cuya capa adhesiva está hecha de un material de hidrogel que se adhiere firmemente a la piel y permite que el ultrasonido pase sin atenuación. El parche contiene microtransductores de ultrasonido sintonizables a frecuencias específicas. En experimentos con ratas, los investigadores primero administraron una solución potenciadora de sonogenética por ultrasonido mediante inyección en la cola y luego adhirieron el pequeño parche de marcapasos al pecho de la rata. Al activar el parche, el ultrasonido reguló rápidamente el latido del animal: aquellos con frecuencia cardíaca demasiado lenta volvieron a un ritmo normal, los que tenían arritmias se estabilizaron y se mantuvieron sincronizados con los pulsos de ultrasonido.
“Ahora podemos usar ultrasonido de baja intensidad para abrir canales iónicos en las células, logrando un marcapasos cardíaco muy efectivo”, dijo el primer autor, Chen Gong. “Estamos haciendo estos parches más pequeños y más integrados, para que sean más fáciles de llevar, más estables y más precisos a largo plazo”. El profesor Zhao agregó: “En este artículo, demostramos el marcapasos no invasivo. Pero creemos que este concepto no se limita al corazón. Confiamos en que en el futuro se puedan colocar parches en diferentes partes del cuerpo para lograr imágenes a largo plazo, monitorización y estimulación terapéutica en circuito cerrado”.
Este trabajo fue apoyado en parte por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Oftalmología de Investigación para la Prevención de la Ceguera y el Departamento de Guerra de Estados Unidos.
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