Un equipo liderado por el prestigioso especialista en bioingeniería John Rogers presenta este miércoles en la revista Nature el marcapasos más pequeño del mundo, tras haber probado su eficacia en modelos animales y tejidos cardíacos humanos. Se trata de un marcapasos temporal, más pequeño que un grano de arroz, que puede ser implantado de forma no invasiva y que se disuelve cuando ya no es necesario.

Dada su sencillez y la facilidad para implantarlo, defienden sus creadores, el dispositivo inalámbrico podría reducir sensiblemente el riesgo general de este tratamiento. También se activa con señales de luz infrarroja y, aunque puede funcionar con corazones de todos los tamaños, los investigadores sugieren que el marcapasos es especialmente adecuado para los corazones pequeños y frágiles de los recién nacidos con defectos cardíacos congénitos.

“Existe una necesidad crucial de marcapasos temporales en el contexto de las cirugías cardíacas pediátricas, y ese es un caso de uso donde la miniaturización del tamaño es fundamental”, asegura Rogers en una nota de prensa de la Universidad Northwestern. “En cuanto a la carga del dispositivo sobre el cuerpo, cuanto más pequeño, mejor”.

De izquierda a derecha: marcapasos tradicional, marcapasos sin cables y nuevo marcapasos bioabsorbible.

Alrededor del 1% de los niños nacen con cardiopatías congénitas y muchos de estos niños solo necesitan un marcapasos temporal después de una cirugía. “En aproximadamente siete días, el corazón de la mayoría de los pacientes se autorreparará, pero esos siete días son cruciales”, explica Igor Efimov, cardiólogo experimental de Northwestern y codirector del estudio. “Ahora podemos colocar este diminuto marcapasos en el corazón de un niño y estimularlo con un dispositivo suave, delicado y portátil”.

Sin cables ni baterías externas

Este trabajo se basa en una colaboración previa entre Rogers y Efimov, en la que desarrollaron el primer dispositivo reabsorbible. Los marcapasos temporales son importantes para pacientes que experimentan bradicardia de corta duración (frecuencia cardíaca lenta), para restablecer una frecuencia cardíaca tras una operación o mientras esperan un marcapasos permanente. Los marcapasos temporales tradicionales requieren cirugías invasivas que conllevan riesgos como infecciones o daños en el músculo cardíaco, así como complicaciones derivadas de fuentes de alimentación externas y sistemas de control.  

El nuevo dispositivo junto a un puñado de arroz, para ver la escala.

El nuevo dispositivo mide 1,8 mm x 3,5 mm x 1 mm e incorpora electrodos que, al exponerse a fluidos corporales, generan una corriente eléctrica, eliminando la necesidad de fuentes de alimentación externas o cables conductores. Esta configuración permite que el dispositivo funcione de forma autónoma al conectarse a una unidad inalámbrica con interfaz cutánea que detecta la actividad cardíaca y controla el marcapasos de forma inalámbrica mediante un método óptico. 

Con los marcapasos temporales que se usan en la actualidad, los cables de los electrodos salen por la parte frontal del tórax del paciente, donde se conectan a un marcapasos externo que suministra una corriente para controlar el ritmo cardíaco. “Cuando el marcapasos ya no es necesario, el médico lo extrae”, explica Efimov. Los cables pueden quedar envueltos en tejido cicatricial y, al extraerlos, pueden dañar el músculo cardíaco. “Así fue como murió Neil Armstrong”, recalca. “Tenía un marcapasos temporal después de una cirugía de bypass. Cuando le extrajeron los cables, sufrió una hemorragia interna”.

Para reducir aún más el tamaño del dispositivo, los investigadores reimaginaron su fuente de alimentación y, al entrar en contacto con los biofluidos circundantes, los electrodos forman una batería. “El corazón requiere una mínima estimulación eléctrica”, señala Rogers. “Al minimizar el tamaño, simplificamos drásticamente los procedimientos de implantación, reducimos el trauma y el riesgo para el paciente y, gracias a la naturaleza disoluble del dispositivo, eliminamos la necesidad de realizar extracciones quirúrgicas secundarias”. Esto abre otras posibilidades de uso en medicinas bioelectrónicas, incluyendo ayudar a sanar nervios y huesos, tratar heridas y bloquear el dolor.

Pros y contras

Ignacio Fernández Lozano, presidente de la Sociedad Española de Cardiología (SEC), cree que esta miniaturización presenta varias ventajas, aunque recuerda que el dispositivo aún tiene que pasar por muchos ensayos clínicos. “Los marcapasos más pequeños que estamos implantando ahora tienen unos 2,5 cm de largo, este prototipo es sensiblemente más pequeño, pero los otros son definitivos y este es temporal”, recuerda. “Que se pueda implantar en la pared del corazón con una aguja y que sea reabsorbible son dos grandes ventajas”. 

El especialista recuerda que existen una serie de procedimientos en los que el paciente solo necesita un marcapasos durante un periodo corto de tiempo, en los que un implante reabsorbible es especialmente útil. “Cuando los cirujanos cardíacos hacen un bypass, al final del procedimiento cosen unos electrodos transitorios para estimular el corazón que ha estado parado durante la intervención, y esos cables se quitan si vemos que recupera el ritmo”, explica. En este escenario, un dispositivo menos invasivo tendría una gran utilidad. 

“Es un dispositivo con muchas potenciales aplicaciones en estimulación a corto plazo, para unos pocos días”, asegura David Filguieras, investigador del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), del CIBERCV y del Hospital Clínico. “Bebés creo que serviría en poquitos, yo lo veo más para escenarios clínicos en contexto de postcirugía cardíaca y en contextos de infección, especialmente corazones no muy grandes”.

Julián Palacios, cardiólogo del Hospital Son Espases, cree que la idea es muy buena, aunque considera que los autores han infravalorado el riesgo de implantar este tipo de dispositivos en bebés. En primer lugar, apunta, en caso de malformación congénita lo más frecuente es necesitar un marcapasos definitivo y los casos de marcapasos temporales son muy pocos. “Y, por otro lado, están hablando de pinchar el miocardio, lo que dista mucho de estar exento de riesgos”.

En lo que sí puede tener una aplicación clínica interesante es la implantación de un tipo de válvula cardíaca llamada TAVI, que se implanta para abrir una válvula aórtica demasiado estrechada. “Ahora mismo, a estos pacientes se les mete un cable por la ingle, acoplado a un marcapasos externo que se deja 4 o 5 días”, describe. “Todo esto supone un riesgo de infecciones y complicaciones que te podrías ahorrar si cuando colocas la prótesis integras estos diminutos marcapasos transitorios. Si resulta que necesitas uno definitivo, se le opera y se le coloca un marcapasos convencional”.

Julián Pérez-Villacastín, jefe del Servicio de Cardiología del Hospital Clínico San Carlos, cree que se trata de un prototipo excepcional. Primero, porque su tamaño y por la forma en la que se generan los impulsos eléctricos: “El prototipo que se presenta solo posibilita una estimulación transitoria”, explica al SMC. “Esto no es la norma, porque la norma es que las personas que necesitan un marcapasos lo necesiten de por vida. Sin embargo, eso no resta importancia a este tipo de desarrollos, que marcan lo fascinante que va a resultar la medicina de un futuro muy cercano”.