Un grupo de investigadores diseña un nuevo implante con nanomateriales que extrae suficiente electricidad de los órganos como para alimentar un marcapasos. El avance puede transformar los implantes médicos y el mercado de los medidores de actividad física.
El nuevo sistema se ha probado en corazones, pulmones y diafragmas de vacas, ovejas y cerdos, cuyos órganos tienen unas dimensiones similares a los de los humanos. Es la primera vez que un dispositivo así se usa en animales de este tamaño y los resultados indican que el implante es capaz de generar hasta ocho voltios, es decir, suficiente energía como para mover un marcapasos convencional. El gran objetivo de este prototipo, presentado esta semana en la revista PNAS, es diseñar un nuevo tipo de generadores eléctricos y baterías que permitan sustituir o mejorar los modelos actuales.
Aunque los marcapasos y otros dispositivos han mejorado mucho su eficiencia en los últimos años, todavía es necesario cambiarles las baterías antes de que se agoten. Esto sucede cada 10 años aproximadamente y requiere una operación quirúrgica. La nueva generación de implantes como el actual podría evitar o retrasar esa intervención y dejar que los propios órganos generasen la electricidad que necesitan los implantes de forma limpia.
“Es el futuro”
Aunque este tipo de implantes no comenzarán a usarse mañana, son un importante avance hacia las prótesis clínicas del futuro. De hecho, sus creadores resaltan también que el mismo tipo de sistema puede aplicarse sobre la piel y generar energía para aparatos que miden el rendimiento físico, por ejemplo.
“Lo que tenemos en mente es hacer sensores de muy poco voltaje y emisores de radio de corto alcance para medir y enviar datos fisiológicos a otro dispositivo, por ejemplo, tu teléfono móvil”, explica a Materia John Rogers, líder del trabajo e investigador de la Universidad de Illinois (EEUU). El investigador señala que probablemente estas aplicaciones lleguen antes al mercado que las médicas, ya que es mucho más fácil conseguir su aprobación y ya hay una empresa encargada de hacerlo (MC10, Inc).
“El proceso de aprobación de cualquier tecnología de implante es desalentador y lleva mucho tiempo”, explica , que dirige un equipo cuyo lema es “ciencia que aporta soluciones a la sociedad”. “Para los ensayos en humanos quedan al menos tres años”, añade. Ahora su objetivo es probar los implantes en animales durante seis meses, explica Rogers.
“Este trabajo afronta una pregunta que nos hemos hecho durante años, ¿cómo puede ser que el giro de la rueda de una bicicleta permita encender una pequeña bombilla a través de una dinamo y no seamos capaces de aprovechar la energía de un corazón que late unas 80.000 veces para recargar de forma continua la batería de un marcapasos?”, comenta David Filgueiras, que dirige el grupo de desarrollo avanzado sobre mecanismos y terapias de las arritmias en el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares. “Es una idea muy interesante que marca el inicio del futuro”, resalta.
El nuevo sistema presentado por Rogers es “un paso importante hacia implantes que serán de por vida o por lo menos de una duración muy larga”, añade Filgueiras. Uno de los impedimentos que puede tener esta nueva tecnología es la necesidad de una cirugía mayor. Hay marcapasos actuales que son ligeramente mayores que una moneda de dos euros y el cable se implanta a través de un acceso percutáneo por una vena situada bajo la clavícula, señala. El implante de Rogers, sin embargo, requiere una operación mucho más compleja para llegar hasta los órganos de interés. “El objetivo sería optimizarlo para implantar el sistema de recarga del marcapasos con una técnica mínimente invasiva”, concluye Filgueiras.
El implante montado en el corazón de una vaca / University of Illinois
(Nuño Domínguez / Materia).- ¿Sabía que su corazón es una fuente de electricidad limpia e inagotable que hoy está un poco más cerca de ser aprovechada? Sus pulmones y su diafragma, con su movimiento constante, también. Un equipo de investigadores de EEUU acaba de diseñar un implante flexible que se adhiere a los órganos y convierte en electricidad la energía cinética de sus movimientos, lo que puede tener importantes aplicaciones para hacer más eficientes los marcapasos actuales y otras prótesis implantables.El nuevo sistema se ha probado en corazones, pulmones y diafragmas de vacas, ovejas y cerdos, cuyos órganos tienen unas dimensiones similares a los de los humanos. Es la primera vez que un dispositivo así se usa en animales de este tamaño y los resultados indican que el implante es capaz de generar hasta ocho voltios, es decir, suficiente energía como para mover un marcapasos convencional. El gran objetivo de este prototipo, presentado esta semana en la revista PNAS, es diseñar un nuevo tipo de generadores eléctricos y baterías que permitan sustituir o mejorar los modelos actuales.
Aunque los marcapasos y otros dispositivos han mejorado mucho su eficiencia en los últimos años, todavía es necesario cambiarles las baterías antes de que se agoten. Esto sucede cada 10 años aproximadamente y requiere una operación quirúrgica. La nueva generación de implantes como el actual podría evitar o retrasar esa intervención y dejar que los propios órganos generasen la electricidad que necesitan los implantes de forma limpia.
Video | Dos implantes en un corazón de vaca / Universidad de Illinois
El implante se basa en un material piezoeléctrico, lo que significa que cuando se dobla genera electricidad. En concreto se trata de capas nanométricas de un material llamado circonato titanato de plomo que se adhieren en una base de silicona. Esto permite pegarlos cerca de los ventrículos de un corazón o los pulmones, tal como muestran los vídeos del estudio. Cuando el corazón se contrae para latir, el material se dobla y genera electricidad. El nuevo modelo, señala el estudio, es hasta cinco veces más eficiente que otros probados en estudios anteriores con animales. El sistema también incluye un chip como rectificador y una minúscula batería recargable.“Es el futuro”
Aunque este tipo de implantes no comenzarán a usarse mañana, son un importante avance hacia las prótesis clínicas del futuro. De hecho, sus creadores resaltan también que el mismo tipo de sistema puede aplicarse sobre la piel y generar energía para aparatos que miden el rendimiento físico, por ejemplo.
“Lo que tenemos en mente es hacer sensores de muy poco voltaje y emisores de radio de corto alcance para medir y enviar datos fisiológicos a otro dispositivo, por ejemplo, tu teléfono móvil”, explica a Materia John Rogers, líder del trabajo e investigador de la Universidad de Illinois (EEUU). El investigador señala que probablemente estas aplicaciones lleguen antes al mercado que las médicas, ya que es mucho más fácil conseguir su aprobación y ya hay una empresa encargada de hacerlo (MC10, Inc).
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| Uno de los chips de MC10 / |
“Este trabajo afronta una pregunta que nos hemos hecho durante años, ¿cómo puede ser que el giro de la rueda de una bicicleta permita encender una pequeña bombilla a través de una dinamo y no seamos capaces de aprovechar la energía de un corazón que late unas 80.000 veces para recargar de forma continua la batería de un marcapasos?”, comenta David Filgueiras, que dirige el grupo de desarrollo avanzado sobre mecanismos y terapias de las arritmias en el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares. “Es una idea muy interesante que marca el inicio del futuro”, resalta.
“El objetivo sería optimizarlo
para implantar el sistema de
recarga del marcapasos con una
técnica mínimente invasiva”