Primul stimulator cardiac temporar bioresorbabil

Jul 2, 2021 | Cardiologie intervențională, Inovaţie, Ştiri, Tehnologie

Cercetătorii de la universitățile Northwestern și George Washington au dezvoltat primul pacemaker tranzitoriu – un dispozitiv de stimulare fără fir, fără baterii, complet implantabil, care dispare după ce nu mai este necesar.

Dispozitivul subțire, flexibil și ușor ar putea fi utilizat la pacienții care au nevoie de stimulare temporară după o intervenție chirurgicală cardiacă sau în așteptarea unui stimulator cardiac permanent. Toate componentele stimulatorului cardiac sunt biocompatibile și se absorb în mod natural în fluidele corpului în decurs de cinci până la șapte săptămâni, fără a fi nevoie de extracție chirurgicală.

Dispozitivul recoltează fără fir energia de la o antenă externă, la distanță, folosind Near-Field Communication, aceeași tehnologie utilizată în smartphone-uri pentru plăți electronice și în etichete RFID. Acest lucru elimină necesitatea bateriilor voluminoase și a hardware-ului rigid, inclusiv fire, cabluri. Nu numai că acestea pot provoca infecții, dar pot fi căptușite în țesut cicatricial, provocând daune suplimentare atunci când sunt îndepărtate.

„Hardware-ul plasat în sau lângă inimă creează riscuri pentru infecții și alte complicații”, a declarat John A. Rogers din Northwestern, care a condus dezvoltarea dispozitivului. „Pacemaker-urile noastre fără fir, tranzitorii, depășesc dezavantajele-cheie ale dispozitivelor temporare tradiționale, eliminând necesitatea cablurilor percutanate ce necesită procedurile de extracție chirurgicală și, astfel, oferind posibile costuri reduse și rezultate îmbunătățite în îngrijirea pacientului. Acest tip neobișnuit de dispozitiv ar putea reprezenta viitorul tehnologiei în stimularea temporară.”

„Uneori pacienții au nevoie doar de stimulatoare cardiace temporar, poate în urma unei intervenții chirurgicale pe cord deschis, a unui atac de cord sau a unui supradozaj cu medicamente”, a spus dr. Rishi Arora, cardiolog la Northwestern Medicine care a condus, de asemenea, studiul.

„Platforma electronică tranzitorie deschide un capitol complet nou în medicină și cercetare biomedicală”, a declarat Igor Efimov, de la GW, care a condus studiul împreună cu Rogers și Arora. „Materialele bioresorbabile de la baza acestei tehnologii fac posibilă crearea unei serii întregi de dispozitive tranzitorii diagnostice și terapeutice pentru monitorizarea progresiei bolilor și terapiilor, furnizarea de terapii electrice, farmacologice, celulare, reprogramarea genelor și multe altele.”

Eliminarea limitărilor și a riscurilor

În prezent, pentru a stabili o stimulare temporară după o intervenție chirurgicală pe cord deschis, chirurgii trebuie să coasă electrozi temporari de stimulatorul cardiac pe mușchiul inimii în timpul intervenției chirurgicale. Acestea au cabluri care ies din partea din față a pieptului pacientului, conectându-se la o cutie de stimulare externă care furnizează un curent pentru a controla ritmul inimii.

Când stimulatorul cardiac temporar nu mai este necesar, medicii îndepărtează electrozii stimulatorului cardiac. Deși mai puțin frecvente, potențialele complicații ale stimulatoarelor cardiace temporare implantate includ infecție, dislocare, țesuturi rupte sau deteriorate, sângerări și cheaguri de sânge.

Cu pacemaker-ul tranzitoriu Northwestern și GW, chirurgii și pacienții pot evita această procedură potențial riscantă. Dispozitivul complet implantabil este ușor și subțire – 250 microni grosime și cântărește mai puțin de jumătate de gram. Moale și flexibil, încapsulează electrozi care se laminează ușor pe suprafața inimii pentru a furniza un impuls electric.

„În loc să folosim fire care se pot infecta și disloca, putem implanta acest stimulator cardiac biocompatibil fără plumb”, a spus Arora. „Circuitul este implantat direct pe suprafața inimii și îl putem activa de la distanță. Într-o perioadă de câteva săptămâni, acest nou tip de stimulator cardiac «se dizolvă» sau se degradează singur, evitând astfel necesitatea îndepărtării fizice a stimulatorului cardiac.”

“Cu modificări viitoare ale dispozitivului, ar putea fi posibilă implantarea unor astfel de stimulatoare cardiace bioresorbabile printr-o venă în picior sau la braț”, a mai adăugat. În acest caz, de asemenea, ar putea fi posibil să se asigure o stimulare temporară pacienților care au suferit un atac de cord sau pacienților supuși procedurilor bazate pe cateter, cum ar fi înlocuirea valvei aortice trans-cateter.

Prioritizarea confortului pacientului

Chirurgul Northwestern Medicine Dr. Duc Thinh Pham își imaginează că un stimulator cardiac tranzitoriu ar face, fără îndoială, pacienții săi să se simtă mai confortabil. Cu stimulatoarele cardiace actuale, pacienții simt adesea disconfort timp de câteva zile după introducerea cablurilor. Apoi, ei trebuie să-și limiteze mișcările și activitățile pentru a preveni deplasarea cablurilor.

„În plus față de abordarea problemei principale a pacienților ocazionali, cu intervenții chirurgicale post-cardiace, care au nevoie de stimulare temporară din cauza blocajelor sau aritmiilor, dispozitivul abordează problema secundară a confortului pacientului, capacitatea de a se mișca liber și de a se reabilita. Dacă are succes, acest dispozitiv va îmbunătăți cursul postoperator al pacientului.”

Proprietatea de a dispărea

Acesta este al doilea exemplu de medicină electronică bioresorbabilă din laboratorul lui Rogers, care studiază electronica tranzitorie de peste un deceniu. În 2018, Rogers și colegii săi au creat primul dispozitiv electronic bioresorbit din lume – un implant biodegradabil care accelerează regenerarea nervilor. Dispozitivele bioresorbabile ale echipei sunt complet inofensive, asemănătoare cusăturilor absorbabile. După degradarea completă, dispozitivele dispar complet prin procesele biologice naturale ale corpului.

„Este clar că este nevoie de stimulatoare cardiace temporare mai bune”, a spus dr. Bradley Knight, Chester C. și Deborah M. Cooley, coautori ai studiului. „Când am aflat pentru prima dată despre stimulatorul nervului bioresorbabil, l-am contactat pe profesorul Rogers pentru a explora posibilitatea utilizării acestei tehnologii pentru ritmul inimii. El începuse deja să colaboreze cu Dr. Efimov pentru a dezvolta o versiune mică a unui stimulator cardiac bioresorbabil, ca dovadă am lucrat apoi cu ambele echipe pentru a dezvolta o versiune mai mare a unui stimulator cardiac bioresorbabil, fără plumb, care ar putea fi eficient la scară umană. Este un exemplu extraordinar de ceea ce putem crea în Northwestern, punând în legătură expertiza în inginerie și medicină. “

În funcție de pacient, ar putea fi nevoie de un stimulator cardiac temporar de la câteva zile la câteva săptămâni. Prin variația compoziției și grosimii materialelor din dispozitiv, echipa lui Rogers poate controla numărul precis de zile în care rămâne funcțional înainte de dizolvare.

„Construim aceste dispozitive din diferite tipuri de materiale sigure, bioresorbabile și în arhitecturi optimizate pentru a asigura o funcționare stabilă pe o perioadă de timp ceva mai lungă decât este necesar clinic”, a spus Rogers. “Putem adapta dispozitivele pentru a avea o durată de viață relevantă, în funcție de situație. Tehnologiile tranzitorii, în general, ar putea furniza, într-o bună zi, terapie sau tratament pentru o mare varietate de afecțiuni medicale servind, într-un anumit sens, ca formă de inginerie a medicinei.”

Studiul a fost publicat în iunie în revista Nature Biotechnology.

 

Sursa medicalxpress.com