Lo studio mostra per la prima volta un innovativo pacemaker cardiaco autoalimentato testato con successo nei suini
cuore mantiene un ritmo attraverso il suo interno pacemaker chiamato nodo senoatriale (nodo SA), chiamato anche nodo senoatriale situato nella camera in alto a destra. Questo pacemaker interno rilascia carica elettrica 60-100 volte al minuto e questa energia effettua contrazioni nei muscoli cardiaci che consentono al cuore di pompare il sangue in tutto il corpo. Quando invecchiamo o prendiamo una malattia, questo è interno pacemaker non è in grado di mantenere il cuore che batte correttamente. Il battito cardiaco irregolare è causato anche da una condizione chiamata aritmia che rallenta la normale frequenza cardiaca. Per sostituire questa perdita, un cuore tradizionale pacemaker – un dispositivo elettronico alimentato a batteria – può essere impiantato chirurgicamente all’interno di un paziente per regolarizzare il battito cardiaco e mantenerlo a battere in modo costante.
Un pacemaker cardiaco tradizionale
Il dispositivo è costituito da un generatore di impulsi alimentato a batteria che viene impiantato sotto la pelle vicino alla clavicola. Ha anche fili isolati che collegano il dispositivo al cuore. Il circuito elettronico genera segnali elettrici che vengono trasmessi al cuore tramite elettrodi. Il pacemaker è un dispositivo salvavita; tuttavia, una limitazione significativa degli attuali pacemaker è che devono essere sostituiti in qualsiasi momento tra i 5 ei 12 anni dal primo inserimento a causa della durata limitata della batteria. L'impianto può essere eseguito solo tramite un intervento chirurgico invasivo utilizzando l'anestesia locale, che di per sé è una sfida poiché la cavità toracica del paziente deve essere aperta. La chirurgia non è solo costosa, ma aumenta anche il rischio di complicanze, infezioni o persino emorragie del paziente. È stato progettato un altro tipo di piccolo pacemaker che può essere impiantato tramite un catetere evitando l'intervento chirurgico, ma è ancora in fase di test.
I ricercatori si sono concentrati sulla costruzione pacemaker cardiaci che potrebbe in alternativa utilizzare l'energia naturale del battito cardiaco di una persona invece della batteria. In teoria, un tale pacemaker non dovrebbe essere sostituito una volta impiantato all'interno di un paziente. I pacemaker alimentati al plutonio sono stati prodotti molti decenni prima. Finora la progettazione sperimentale di nuovi pacemaker ha dovuto affrontare diverse limitazioni, come la struttura rigida del design che ne limita la potenza e le complicazioni con la miniaturizzazione.
Un pacemaker innovativo senza batteria con un design unico
In un nuovo studio pubblicato in ACS Nano i ricercatori del National Key Laboratory for Science and Technology, Shanghai, Cina hanno deciso di progettare un nuovo piccolo pacemaker dispositivo che può essere alimentato dall'energia del proprio battito cardiaco e hanno testato con successo questo dispositivo sui maiali. Il nuovo dispositivo può essere nascosto sotto il cuore anziché vicino alla clavicola come con i pacemaker convenzionali. Il pacemaker si basa su una relazione simbiotica ideale tra il cuore e il dispositivo.
La progettazione di questo nuovo pacemaker è stata avviata realizzando innanzitutto un piccolo telaio in plastica flessibile. Questo telaio è stato incollato con strati piezoelettrici che, una volta piegati, generano energia. Questa parte, chiamata "raccoglitore" di energia, è stata posizionata su un chip. Il dispositivo è stato impiantato nei maiali e si è osservato che il battito cardiaco degli animali poteva alterare (piegare) la forma del telaio generando così energia (potenza) sufficiente equivalente a un dispositivo alimentato a batteria. pacemaker. La struttura in plastica flessibile del dispositivo consente di catturare più energia dal cuore rispetto ai pacemaker tradizionali dotati di custodia rigida.
Poiché gli esseri umani hanno una fisiologia molto simile ai maiali, questo pacemaker potrebbe funzionare bene anche negli esseri umani. I ricercatori sottolineano alcune questioni tecniche che dovranno essere affrontate, ad esempio il dispositivo comprende tre tecnologie separate: raccoglitore di energia, pacemaker chip e fili – che devono essere integrati in un unico dispositivo. Ulteriori test sugli animali e poi sugli esseri umani possono confermare la stabilità a lungo termine del dispositivo. Un tale dispositivo, in caso di successo, richiederà un intervento chirurgico invasivo solo una volta, riducendo il rischio di complicanze del paziente. Una delle principali limitazioni di questo nuovo dispositivo potrebbe essere che i medici potrebbero non essere in grado di monitorare a distanza i pazienti come nel caso dei pacemaker alimentati a batteria.
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Fonte (s)
Ning L et al. 2019. Diretto che alimenta un pacemaker cardiaco reale da energia naturale di un battito cardiaco. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
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