Estudo mostra pela primeira vez um marca-passo cardíaco inovador testado com sucesso em porcos
NOSSO coração mantém um ritmo através de seu interno pacemaker chamado nó sinoatrial (nó SA), também chamado de nó sinusal localizado na câmara superior direita. Este marca-passo interno libera carga elétrica de 60 a 100 vezes por minuto e essa energia realiza contrações nos músculos do coração que permitem que nosso coração bombeie o sangue por todo o corpo. À medida que envelhecemos ou contraímos uma doença, esta pacemaker é incapaz de manter o coração batendo adequadamente. O batimento cardíaco irregular também é causado por uma condição chamada arritmia, que diminui a frequência cardíaca normal. Para substituir esta perda, um coração tradicional pacemaker – um dispositivo eletrônico alimentado por bateria – pode ser implantado cirurgicamente dentro de um paciente para regularizar os batimentos cardíacos e manter o coração batendo de forma constante.
Um marca-passo cardíaco tradicional
O dispositivo consiste em um gerador de pulsos alimentado por bateria que é implantado sob a pele próximo à clavícula. Ele também possui fios isolados que conectam o dispositivo ao coração. O circuito eletrônico gera sinais elétricos que são enviados ao coração por meio de eletrodos. O marcapasso é um dispositivo que salva vidas; no entanto, uma limitação significativa do marca-passo atual é que ele precisa ser substituído a qualquer momento entre 5 a 12 anos após a instalação devido à vida limitada da bateria. O implante só pode ser feito por meio de uma cirurgia invasiva com anestesia local, o que por si só é um desafio, pois a cavidade torácica do paciente precisa ser aberta. A cirurgia não é apenas cara, mas também aumenta o risco do paciente de complicações, infecções ou até sangramento. Outro tipo de marcapasso minúsculo foi projetado, que pode ser implantado por meio de um cateter evitando cirurgia, mas ainda está em teste.
Os pesquisadores têm se concentrado na construção marcapassos cardíacos que poderia, alternativamente, usar a energia natural do próprio batimento cardíaco de uma pessoa em vez da bateria. Teoricamente, esse marca-passo não precisaria ser substituído depois de implantado no paciente. Os marcapassos movidos a plutônio foram fabricados muitas décadas antes. O design experimental de novos marcapassos enfrentou várias limitações até agora - como uma estrutura de design rígida que limita seu poder e complicações com a miniaturização.
Um marca-passo inovador sem bateria com design exclusivo
Em um novo estudo publicado em ACS Nano pesquisadores do Laboratório Nacional Chave para Ciência e Tecnologia, Xangai, China, decidiram projetar um novo pequeno pacemaker dispositivo que pode ser alimentado pela energia do próprio batimento cardíaco e eles testaram com sucesso este dispositivo em porcos. O novo dispositivo pode ser colocado sob o coração, em vez de próximo à clavícula, como acontece com os marca-passos convencionais. O marcapasso é baseado em uma relação simbiótica ideal entre o coração e o dispositivo.
O projeto deste novo marca-passo foi iniciado inicialmente com a fabricação de uma pequena estrutura plástica flexível. Esta estrutura foi colada com camadas piezoelétricas que ao serem dobradas geram energia. Essa parte, chamada de ‘colhedor’ de energia, foi colocada em um chip. O dispositivo foi implantado em porcos e observou-se que os próprios batimentos cardíacos dos animais podiam alterar (dobrar) o formato da estrutura, gerando energia (potência) suficiente equivalente a uma bateria alimentada por bateria. pacemaker. A estrutura plástica flexível do dispositivo permite capturar mais energia do coração em comparação com marca-passos tradicionais que possuem estojos rígidos.
Como os humanos têm uma fisiologia muito semelhante à dos porcos, este pacemaker poderia funcionar bem em humanos também. Os investigadores apontam algumas questões técnicas que terão de ser abordadas, por exemplo, o dispositivo é composto por três tecnologias distintas – colheitadeira de energia, pacemaker chip e fios – que precisam ser integrados em um dispositivo. Testes adicionais em animais e depois em humanos podem confirmar a estabilidade do dispositivo a longo prazo. Tal dispositivo, se for bem-sucedido, exigirá cirurgia invasiva apenas uma vez, reduzindo o risco de complicações do paciente. Uma grande limitação deste novo dispositivo pode ser que os médicos não consigam monitorar remotamente os pacientes, como no caso dos marca-passos operados por bateria.
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Fontes)
Ning L et al. 2019. Alimentação direta de um marcapasso cardíaco real pela energia natural de um batimento cardíaco. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
