Il pacemaker più piccolo di un chicco di riso, che si attiva con la luce

 

Un pacemaker più piccolo di un chicco di riso, iniettabile con una siringa senza bisogno di interventi invasivi, si attiva in risposta a un impulso luminoso e si dissolve nell'organismo quando non serve più. L' hanno ideato gli scienziati della Northwestern University pensando in particolar modo al cuore gracile e minuto dei neonati venuti al mondo con problemi congeniti, ma è adatto a tutti i cuori di tutte le misure. Le peculiarità del pacemaker, il più piccolo mai realizzato, sono spiegate in un articolo su Nature.  

Prima ti aiuta e  poi si dissolve

Circa l' un percento dei bambini che nasce con difetti cardiaci congeniti, spiega il cardiologo  Igor Efimov, coautore dello studio. La buona notizia è questi bambini hanno bisogno soltanto di pacemaker temporanei dopo un intervento. In circa sette giorni la maggior parte dei cuori dei pazienti si autoripara. Ma questi sette giorni sono di importanza cruciale. Ora possiamo posizionare questo pacemaker sul cuore di un bambino e stimolarlo con dispositivo leggero e indossabile. E se nn serve alcun intervento aggiuntivi per rimuoverlo. Per il momento gli scienziati hanno dimostrato l' efficacia del minuscolo pacemaker su vari modelli animali e su cuori umani di donatori deceduti.

Rimozione rischiosa 

Molti pazienti anche adulti hanno bisogno di soluzioni temporanee per stimolare il cuore a battere regolarmente durante un intervento, perché inattesa di un pacemaker permanente o per riaccompagnare il cuore a un' attività regolare. Il problema i questi impianti provvisori è che i fili di stimolazione inseriti nel muscolo cardiaco del paziente e collegati a un dispositivo esterno che fuoriesce dal nostro corpo: si possono spostare, possono creare infezioni, o essere all' origine di coaguli di sangue. Durante la rimozione esiste il rischio che danneggiano i tessuti e causino sanguinamento interno: nel 2012 l' astronauta Neil Amstrong sarebbe morto proprio per questa complicazione. 

I precedenti 

Proprio in risposta a questo tipo di criticità, nel 2021 Efimov e colleghi avevano sviluppato un pacemaker in gradi di dissolversi nell' organismo come fanno le suture chirurgiche dopo un numero prestabilito di giorni. Sottile, flessibile e leggero, non aveva bisogno né di batterie né di fili, ma era ancora un po' troppo grande: 2,4 centimetri di diametro, troppo per i neonati troppo per non essere invasivo. Colpa del tipo di comunicazione usata per attivarlo, la comunicazione di prossimità o NFC, la stessa integrata nei cellulari che richiedeva solo un' antenna solo in parte miniaturizzabile. 

Segnali di luce 

Per ridurre  drasticamente le dimensioni, gli scienziati hanno pensato di stimolare  il cuore grazie a un sistema basato su impulsi luminosi. Il pacemaker usa due metalli come elettrodi per consegnare impulsi elettrici al cuore. Gli elettrodi in contatto con i fluidi del corpo del paziente formano una batteria. Le reazioni chimiche fanno fluire la corrente elettrica e stimolano le pulsazioni. 

Il cuore richiede una piccola quantità di stimolazione elettrica. Riducendo al minimo le dimensioni, semplificando notevolmente le procedure di impianto, riduciamo i traumi e i rischi per il paziente e, grazie alla natura dissolvibile del dispositivo, eliminiamo qualsiasi necessità di intervenire con procedure di estrazione chirurgica secondaria. Chiarisce John A. Rogers, lo scienziato pioniere della bioelettrica che ha guidato lo sviluppo del dispositivo. 

Il pacemaker è lungo appena 3,5 millimetri e largo 1,8 millimetri, si accompagna a un dispositivo indossabile morbido e senza fili che viene posizionato sul petto del paziente per misurare la frequenza dei battiti cardiaci. Se viene individuato un battito irregolare, il dispositivo werable manda un impulso di luce infrarossa che penetra nei tessuti e passando attraverso la pelle, la cassa toracica e i muscoli arriva al cuore, controllandone il battito. 

I possibili sviluppi 

Proprio le misure ridotte del pacemaker consentiranno idealmente, di integrare i dispositivi su altri dispositivi medici, come le valvole cardiache, o di affinare la sincronizzazione del battito cardiaco disponendo diversi pacemaker in vari punti del cuore. Un diverso tipo di luce potrebbe aiutare a gestire ogni singolo pacemaker in modo indipendente. Arriveranno per esempio a un migliore controllo delle aritmie.