Um minúsculo marcapasso injetável funciona com luz e depois se dissolve

Os marcapassos temporários podem ser usados ​​como medida paliativa para regular os batimentos cardíacos após cirurgias e em situações de emergência. Mas o fato de precisarem ser implantados e removidos cirurgicamente também acarreta riscos: o astronauta Neil Armstrong, que caminhou na Lua, sofreu uma hemorragia fatal quando os cirurgiões removeram os fios de seu marcapasso temporário em 2012. Agora, pesquisadores desenvolveram um minúsculo marcapasso temporário que pode eliminar parte desse risco. O dispositivo, com apenas alguns milímetros de comprimento, não possui fios e requer um procedimento minimamente invasivo. Ele pode ser injetado no corpo com uma agulha. E, ao concluir sua função, simplesmente se dissolve.

Convencionalmente, os marcapassos temporários consistem em eletrodos implantados no músculo cardíaco. Esses eletrodos são conectados a uma bateria externa que fornece um pulso para controlar o ritmo cardíaco e corrigir batimentos lentos ou irregulares. O novo marcapasso, menos invasivo e que pode ser particularmente útil no pequeno coração de um recém-nascido, “consiste em dois eletrodos — placas metálicas condutoras — projetados para duas funções”, afirma John A. Rogers, engenheiro biomédico da Universidade Northwestern e um dos coautores de um artigo publicado em 2 de abril na revista Nature , que descreve o dispositivo. “Uma delas é injetar corrente no tecido cardíaco para estimular as contrações que levam a um ciclo cardíaco completo… [A outra função é] fornecer uma fonte de energia para o funcionamento do marcapasso.”

O mini marcapasso não possui uma bateria separada. Em vez disso, seu corpo funciona como um tipo simples de bateria chamada célula galvânica — os dois eletrodos, feitos de diferentes combinações de magnésio, zinco e molibdênio, reagem com os eletrólitos naturais presentes nos fluidos corporais para produzir uma corrente elétrica.

No lado oposto aos eletrodos, encontra-se um pequeno interruptor fotossensível que controla o funcionamento da bateria. Na posição “ligado”, um pulso elétrico é enviado ao tecido cardíaco; na posição “desligado”, nada acontece. O marca-passo é acoplado a um adesivo de pele macio e flexível colocado sobre o coração, que monitora a frequência cardíaca. Quando detecta um batimento cardíaco irregular ou lento, ele pisca uma luz para indicar o ritmo correto. O marca-passo responde à luz infravermelha próxima — comprimentos de onda que podem penetrar profundamente nos tecidos biológicos.

Quando o marcapasso termina sua função, ele simplesmente se dissolve no corpo. O dispositivo tem um tempo de funcionamento limitado, que varia entre alguns dias e cerca de três semanas, segundo Rogers, dependendo da escolha dos metais para os eletrodos.

O estudo atual representa um avanço em relação a um marca-passo dissolúvel anterior desenvolvido pela mesma equipe. A versão anterior utilizava uma tecnologia chamada comunicação por campo próximo em vez de uma célula galvânica; ela funcionava com energia transmitida para uma antena, o que a tornava muito maior. A miniaturização extrema é um dos avanços do novo modelo, afirma Rogers. “Como consequência, podemos usar vários desses marca-passos em escala milimétrica simultaneamente em diferentes locais do coração, [com os dispositivos] operando em diferentes comprimentos de onda.”

Os pesquisadores também estão analisando a possibilidade de integrar os dispositivos a implantes médicos, como válvulas cardíacas de substituição, que atualmente não possuem nenhum tipo de mecanismo de controle cardíaco.

Thanh Nho Do, engenheiro biomédico da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, que não participou do estudo, considera este marcapasso um avanço na miniaturização. Segundo ele, ele proporciona estimulação cardíaca confiável e sustentada sem a necessidade de energia externa, podendo reduzir significativamente os riscos do procedimento e o desconforto do paciente.

A pesquisadora Xiaoting Jia, da Virginia Tech, que também não participou do projeto, afirma que ele tem grande potencial para uso prático em humanos. “A equipe realizou testes abrangentes em modelos animais e em ambientes ex vivo [experimentos fora do corpo]. O próximo passo importante será avaliar minuciosamente a segurança para aplicação em humanos e obter as aprovações da [Agência Nacional de Vigilância Sanitária] para uso clínico.” Os pesquisadores estão trabalhando para isso por meio de uma nova startup.

Um dos principais desafios, acrescenta Do, é selecionar materiais adequados para equilibrar funcionalidade e degradação segura, sem desencadear reações imunológicas excessivas, como inflamações.