El marcapasos más pequeño del mundo se activa con luz

Investigadores de la Universidad de Nortwestern, en EE UU, han desarrollado un marcapasos de tamaño tan reducido (1,8 mm de ancho y 3,5 mm de largo) que puede caber dentro de la aguja de una jeringa, por lo que su aplicación es segura y poco invasiva.

Más pequeño que un grano de arroz, este dispositivo está dirigido especialmente a recién nacidos con defectos cardiacos congénitos, aunque valdría también para corazones de mayor tamaños, según un estudio publicado en Nature.

Al finalizar su vida útil, todos los componentes se disuelven de forma natural en los fluidos corporales

El marcapasos se acopla a un dispositivo portátil e inalámbrico que se coloca sobre el pecho del paciente para controlar la estimulación. Cuando detecta un latido irregular emite un pulso de luz, capaz de penetrar en la piel y el esternón del paciente, para activar el cardioversor con el fin de restaurar el ritmo del corazón.

Al finalizar su vida útil, todos los componentes se disuelven de forma natural en los fluidos corporales debido a su diseño temporal.

Corazones pequeños y grandes

El estudio, liderado por el pionero en bioelectrónica John A, Rogers y el cardiólogo Igor Efimov, demostró la eficacia de este marcapasos en una serie de modelos animales grandes y pequeños, así como en corazones humanos de personas donantes ya fallecidas.

“Hemos desarrollado lo que, hasta donde sabemos, es el marcapasos más pequeño del mundo”, afirma Rogers, en un contexto donde la necesidad de estos dispositivos para pacientes recién nacidos es “crucial”.

El estudio demostró su eficacia en animales grandes y pequeños, así como en corazones humanos de personas donantes ya fallecidas

En este sentido, “nuestra principal motivación fueron los niños”, cuenta Effimov, ya que alrededor de un 1 % de los niños nacen con cardiopatías congénitas.

La buena noticia, según el cardiólogo, es que estos niños solo necesitan un marcapasos después de una cirugía. Tras siete días, el corazón de la mayoría de los pacientes se repara solo. “Ahora podemos colocarlo en el corazón del niño y estimularlo mediante un dispositivo delicado y portátil” que no requiere cirugía para extraerlo.

Alimentado por fluidos corporales

Para reducir el tamaño del dispositivo, los investigadores estudiaron cómo podría obtener energía suficiente sin antenas receptoras ni cables.

Así, en lugar de emplear comunicación de campo cercano (NFC), como hicieron en su prototipo anterior, este marcapasos funcionaría mediante una celda galvánica, capaz de transformar la energía química en eléctrica.

Este marcapaso funcionaría mediante una celda galvánica, capaz de transformar la energía química en eléctrica

En concreto, se utilizaron dos metales diferentes para enviar pulsos eléctricos al corazón, que, al entrar en contacto con los fluidos circundantes, los electrodos se convirtieron en una batería.

“Cuando se implanta el marcapasos en el cuerpo, los biofluidos circundantes actúan como el electrolito conductor que une eléctricamente esas dos almohadillas metálicas para formar la batería”, explica Rogers.

Funcionamiento con luz

Asimismo, los ingenieros observaron que el cuerpo humano era un gran conductor de luz, por lo que implantaron en su creación rayos infrarrojos que penetraran de forma segura en el cuerpo y detectaran así una caída de la frecuencia cardiaca.

Los ingenieros observaron que el cuerpo humano era un gran conductor de luz

El dispositivo portátil recibe ese latido irregular y activa un diodo de luz que parpadea a un ritmo similar al de un corazón sano.

“El corazón requiere una mínima estimulación eléctrica” sostiene Roger. Por lo que, “al minimizar el tamaño, simplificamos drásticamente los procedimientos de implantación, reducimos el trauma y el riesgo para el paciente, concluye.

Dispositivo reabsorbible

Este trabajó comenzó cuando Rogers y Efimov desarrollaron el primer dispositivo reabsorbible para marcapasos. Su objetivo fue cubrir la demanda de pacientes que necesitaban un cardioversor temporal hasta que esperaban uno permanente o para ayudarlos a restablecer su frecuencia cardiaca durante una recuperación.

El objetivo fue cubrir la demanda de pacientes que necesitaban un cardioversor temporal hasta que esperaban uno permanente

Hasta ahora, los cirujanos cosían los electrodos al miocardio durante la cirugía y, a través del pecho, se conectaban a un marcapasos externo que controlaba el ritmo cardiaco. Cuando dejaba de ser necesario se retiraban los electrodos, lo que podía generar complicaciones como desgarros o daño tisular.

En respuesta a esta necesidad clínica crearon el marcapasos disoluble, presentado en Nature Biotechnology en 2021, como un aparato delgado, flexible y ligero que eliminaba la presencia de baterías grandes y cables.

Referencia:

John A, Rogers. et al. Millimetre-scale bioresorbable optoelectronic systems for electrotherapy. Nature. 2025