¿Cómo puede un corazón alimentar su propio marcapasos?

El marcapasos , ese dispositivo implantable que estimula el corazón con pulsos eléctricos, provocando que un reloj lata con regularidad, fue un invento accidental . Wilson Greatbatch (cuyo nombre es un gran invento en sí mismo) era un investigador médico e inventor que estaba tratando de capturar los sonidos del corazón cuando tropezó con una forma en que su dispositivo emitía pulsos electrónicos [fuente: Feder ].

Esto fue un gran problema en el mundo de la medicina. Antes de la tecnología implantada, los marcapasos se conectaban a voluminosos dispositivos externos que literalmente conmocionaban a los pacientes. Tener un marcapasos autónomo fue un importante paso adelante en la medicina. Pero el marcapasos aún necesitaba una fuente de energía, y Greatbatch terminó ingresando al negocio de las baterías de litio para crear una fuente de alimentación mejor y más duradera para el marcapasos [fuente: MIT ]. Greatbatch murió en 2011, pero continuó la necesidad de una fuente de energía más satisfactoria para el marcapasos.

En 2014, los investigadores hicieron parecer que la búsqueda podría haber terminado. Un equipo de investigación interdisciplinario (incluidos científicos y cardiólogos de la Universidad Northwestern, la Universidad de Illinois y la Universidad de Arizona) desarrolló un dispositivo que utiliza el movimiento de los latidos del corazón (así como el movimiento de los pulmones y el diafragma) para impulsar un marcapasos implantado. Si bien los marcapasos autoamplificados aún no se han probado en humanos, hasta ahora se han probado con éxito en vacas, ovejas y cerdos.

¿Aun mejor? Aunque la tecnología se probó para un marcapasos, podría tener amplios usos para cualquier dispositivo implantado que use energía de batería. Piense en los implantes cocleares, los desfibriladores implantados, incluso los monitores de frecuencia cardíaca: todos estos dispositivos usan baterías que deben cambiarse. Reemplazar esas baterías generalmente significa un procedimiento quirúrgico potencialmente riesgoso [fuente: Dagdeviren et al. ]. Entonces, ¿cómo produce nuestro cuerpo suficiente voltaje para mantener un marcapasos en buen estado de funcionamiento? Siga leyendo para conocer los detalles.

La premisa suena bastante a la era espacial: un implante que convierte la energía mecánica del corazón en energía eléctrica, lo que permite que un cuerpo alimente el mismo mecanismo que lo mantiene vivo. Pero la mecánica real del implante es bastante fácil de entender, sin dejar de ser un gran avance científico.

El implante en sí es una película flexible que es piezoeléctrica , lo que significa que cuando se flexiona el material (o cuando se aplica presión en general), genera energía eléctrica. Si esto suena fuera de este mundo, considere que los materiales piezoeléctricos se usan en algo tan cotidiano como su impresora de inyección de tinta . Los cristales piezoeléctricos de la impresora tienen una pequeña carga que provoca una vibración que, a su vez, dispersa la tinta en el papel.

Cuando se presionan las nanotiras piezoeléctricas flexibles del implante del marcapasos, aparece una señal eléctrica. La idea es que los latidos del corazón, o el movimiento de otros órganos, como los pulmones y el diafragma al respirar, presionarán el material y se recolectará electricidad con cada respiración o latido. La batería recargable del implante estará alimentada mientras su corazón funcione o sus pulmones se llenen.

El material piezoeléctrico del implante está hecho de titanato de circonato de plomo (PZT), que en realidad es una cerámica que se usa en sensores [fuente: Fellman ]. Si bien los dispositivos piezoeléctricos se probaron en 2012 como material para marcapasos autoalimentados, el material PZT pudo generar de tres a cinco veces más corriente que los dispositivos que no son PZT [fuente: Shankland ]. Los científicos solo lo han probado en animales, pero tuvieron éxito cuando se unió al corazón, los pulmones o el diafragma, lo suficientemente exitoso como para proporcionar suficiente energía a una batería de 3.8 voltios [fuente: Fellman ]. También encontraron que la ubicación era un problema; no cada centímetro de nuestro cuerpo en movimiento funcionó por igual. La colocación del dispositivo en un ventrículo del corazón en un ángulo parecía funcionar mejor [fuente:Marcas y Rutkin ].

¿En breve? Un marcapasos impulsado por el corazón no está tan lejos en el futuro. Aún más significativo, parece que esta tecnología será útil en todo tipo de dispositivos eléctricos implantados.

Nota del autor: ¿Cómo puede un corazón impulsar su propio marcapasos?

Para una mirada súper genial a un marcapasos piezoeléctrico en acción, puede ver un video aquí . Tenga en cuenta que si bien se probó en vacas, ovejas y cerdos, todos los animales no estaban conscientes cuando se llevó a cabo la investigación; todavía tenemos que ver cuánto durarían los marcapasos alimentados por latidos del corazón en un animal activo y despierto.

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