Pacemaker alimentado por luz elimina a necessidade de baterias
A ciência, aliada à tecnologia, conseguiu desenvolver algo revolucionário. Os cientistas conceberam um pacemaker semelhante a um painel solar que pode controlar com precisão os batimentos cardíacos.
Pacemakers, são o que são e como funcionam?
Aproveitando a luz, Pengju Li, investigador da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago, em conjunto com outros membros da equipa, conceberam um pacemaker sem fios e ultrafino que funciona como um painel solar.
Esta conceção não só elimina a necessidade de baterias, como também minimiza as perturbações do funcionamento natural do coração, moldando-se aos seus contornos. A investigação, recentemente publicada na revista Nature, oferece uma nova abordagem aos tratamentos que requerem estimulação elétrica, como a estimulação cardíaca.
Os pacemakers são dispositivos médicos implantados no corpo para regular os ritmos cardíacos. São compostos por circuitos eletrónicos com baterias e elétrodos fixados ao músculo cardíaco para o estimular. No entanto, os elétrodos podem falhar e danificar os tecidos. A localização dos elétrodos não pode ser alterada depois de implantados, limitando o acesso a diferentes regiões do coração.
Como os pacemakers utilizam elétrodos rígidos e metálicos, podem também danificar os tecidos quando reiniciam o coração após uma cirurgia ou quando regulam uma arritmia.
A equipa liderada por Pengju Li imaginou um pacemaker sem fios e mais flexível que pudesse estimular com precisão várias áreas do coração. Como tal, da ideia surgiu um dispositivo que transforma a luz em bioeletricidade, ou sinais elétricos gerados pelas células cardíacas.
Mais fino do que um cabelo humano, o novo pacemaker é feito de uma fibra ótica e de uma membrana de silicone que o laboratório Tian e os colegas da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago passaram anos a desenvolver.
Painéis solares num dispositivo implantado?
Ao contrário das células solares convencionais que são normalmente concebidas para recolher o máximo de energia possível, os investigadores ajustaram o revolucionário dispositivo para gerar eletricidade apenas nos pontos em que a luz incide, de modo a poder regular com precisão os batimentos cardíacos.
Para tal, utilizaram uma camada de poros muito pequenos que podem reter a luz e a corrente elétrica. Apenas os músculos cardíacos expostos aos poros ativados pela luz são estimulados.
Como o novo dispositivo é tão pequeno e leve, pode ser implantado sem abrir o peito. Dessa forma, foi possível implantá-lo com sucesso no coração de ratos de laboratório, assim como num porco adulto. Como resultado, foram estimulados os batimentos de diferentes músculos cardíacos. Uma vez que os corações dos porcos são anatomicamente semelhantes aos corações humanos, este feito mostra o potencial do novo pacemaker para ser aplicado nas pessoas.
Qual a importância deste dispositivo?
As doenças cardíacas são a principal causa de morte em todo o mundo. Anualmente, mais de 2 milhões de pessoas são submetidas a cirurgia de coração aberto para tratar problemas cardíacos, incluindo a implantação de dispositivos que regulam os ritmos cardíacos e previnem ataques cardíacos.
Este dispositivo ultraleve adapta-se suavemente à superfície do coração, permitindo uma estimulação menos invasiva e uma melhor estimulação e contração sincronizada. Para reduzir o trauma pós-operatório e o tempo de recuperação, o nosso dispositivo pode ser implantado com uma técnica minimamente invasiva.
Estará pronta a ser usada nos humanos?
Atualmente, a tecnologia é melhor utilizada para condições cardíacas urgentes, incluindo o reinício do coração após uma cirurgia, ataque cardíaco e desfibrilhação ventricular. A equipa de cientistas continua a explorar os seus efeitos a longo prazo e a sua durabilidade no corpo humano.
O ambiente interno do corpo é rico em fluidos que são perturbados pelo movimento mecânico constante do coração. Este facto pode comprometer a funcionalidade do dispositivo ao longo do tempo.
Além disso, os investigadores não compreendem totalmente a forma como o corpo reage à exposição prolongada a dispositivos médicos. A formação de tecido cicatricial à volta do dispositivo após a implantação pode diminuir a sua sensibilidade.
Nesse sentido, os investigadores estão a desenvolver tratamentos de superfície especiais e revestimentos de biomateriais para diminuir a probabilidade de rejeição.
Embora a decomposição do dispositivo resulte numa substância não tóxica que o corpo pode absorver em segurança, chamada ácido silícico, é essencial avaliar a forma como o corpo reage a uma implantação prolongada para garantir a segurança e a eficácia.
O equipamento deverá chegar ao mercado nos próximos anos, apesar de ainda estar a ser melhorado e testado noutros conceitos, como o de um dispositivo "vestível".