Um marcapasso cardíaco sem bateria alimentado por batimento cardíaco natural

Estudo mostra pela primeira vez um marca-passo cardíaco inovador testado com sucesso em porcos

Nosso coração mantém um ritmo através de seu marca-passo interno , chamado nó sinoatrial (nó SA), também conhecido como nó sinusal, localizado no quadrante superior direito do coração. Esse marca-passo interno libera cargas elétricas de 60 a 100 vezes por minuto, e essa energia realiza as contrações do músculo cardíaco, permitindo que o coração bombeie sangue para todo o corpo. Com o envelhecimento ou o surgimento de alguma doença, esse marca-passo interno pode se tornar incapaz de manter o coração batendo adequadamente. A arritmia, uma condição que diminui o ritmo normal dos batimentos cardíacos, também pode causar batimentos cardíacos irregulares. Para compensar essa perda, um marca-passo cardíaco tradicional – um dispositivo eletrônico alimentado por bateria – pode ser implantado cirurgicamente no 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.

Pesquisadores têm se concentrado na construção de marca-passos cardíacos que poderiam usar a energia natural dos batimentos cardíacos do próprio paciente, em vez de baterias. Teoricamente, um marca-passo desse tipo não precisaria ser substituído após ser implantado. Marca-passos movidos a plutônio já foram fabricados há muitas décadas. O desenvolvimento experimental de novos marca-passos enfrentou diversas limitações até o momento, como a estrutura rígida que limita sua potência e as complicações relacionadas à miniaturização.

Um marca-passo inovador sem bateria com design exclusivo

Em um novo estudo publicado na ACS Nano , pesquisadores do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia de Xangai, na China, propuseram-se a projetar um novo dispositivo marca-passo de pequeno porte que pode ser alimentado pela energia dos batimentos cardíacos do próprio paciente e testaram com sucesso o dispositivo em porcos. O novo dispositivo pode ser implantado sob o coração, em vez de próximo à clavícula, como os marca-passos convencionais. O marca-passo é baseado em uma relação simbiótica ideal entre o coração e o dispositivo.

O projeto deste novo marca-passo começou com a criação de uma pequena estrutura flexível de plástico. Essa estrutura foi revestida com camadas piezoelétricas que, ao serem dobradas, geram energia. Essa parte, chamada de "coletor" de energia, foi integrada a um chip. O dispositivo foi implantado em porcos e observou-se que os próprios batimentos cardíacos dos animais conseguiam alterar (dobrar) o formato da estrutura, gerando energia suficiente (potência) equivalente à de um marca-passo alimentado por bateria . A estrutura flexível de plástico do dispositivo permite que ele capture mais energia do coração em comparação com os marca-passos tradicionais, que possuem invólucros rígidos.

Como os humanos têm uma fisiologia muito semelhante à dos porcos, este marcapasso também poderia funcionar bem em humanos. Os pesquisadores apontam algumas questões técnicas que precisam ser resolvidas, como o fato de o dispositivo ser composto por três tecnologias distintas – coletor de energia, chip do marcapasso e fios – que precisam ser integradas em um único aparelho. Testes adicionais em animais e, posteriormente, em humanos, poderão confirmar a estabilidade do dispositivo a longo prazo. Se bem-sucedido, um dispositivo desse tipo exigirá cirurgia invasiva apenas uma vez, reduzindo o risco de complicações para o paciente. Uma das principais limitações deste novo dispositivo pode ser a impossibilidade de os médicos monitorarem os pacientes remotamente, como ocorre com os marcapassos movidos a bateria.

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Fontes)

Ning L et al. 2019. Alimentação direta de um marca-passo cardíaco real pela energia natural de um batimento cardíaco. ACS Nano . https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567

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