Implante quirúrgico podría allanar el camino para detección en tiempo real de bioquímica, pH y oxígeno en sangre

Ingenieros de la Universidad de Rice (Houston, TX, EUA) han publicado los primeros resultados de prueba de concepto de un programa de años para desarrollar pequeños dispositivos inalámbricos que pueden tratar enfermedades neurológicas o bloquear el dolor. Los estimuladores nerviosos no requieren baterías y, en cambio, extraen tanto su energía como su programación de un transmisor magnético de baja potencia fuera del cuerpo. El MagnetoElectric Bio ImplanT, también conocido como ME-BIT, se coloca quirúrgicamente y se introduce un electrodo en un vaso sanguíneo hacia el nervio objetivo para la estimulación. Una vez allí, el dispositivo se puede alimentar y controlar de forma segura con un transmisor de campo cercano que se lleva cerca del cuerpo. Los investigadores probaron con éxito la tecnología en modelos animales y descubrieron que podía cargar y comunicarse con implantes varios centímetros debajo de la piel. El implante podría reemplazar unidades más invasivas que ahora tratan la enfermedad de Parkinson, la epilepsia, el dolor crónico, la pérdida auditiva y la parálisis.

La capacidad de alimentar los implantes con materiales magnetoeléctricos elimina la necesidad de cables eléctricos a través de la piel y otros tejidos. Los cables como los que se usan a menudo para los marcapasos pueden causar inflamación y, a veces, es necesario reemplazarlos. Los implantes que funcionan con baterías también pueden requerir cirugía adicional para reemplazar las baterías. El cargador portátil de ME-BIT no requiere cirugía. Los investigadores demostraron que incluso podría estar desalineado por varias pulgadas y aún así tener suficiente poder y comunicarse con el implante. El implante programable de 0,8 milímetros cuadrados incorpora una tira de película magnetoeléctrica que convierte la energía magnética en energía eléctrica. Un condensador incorporado puede almacenar parte de esa energía, y un microprocesador de "sistema en un chip" traduce las modulaciones en el campo magnético en datos. Los componentes se mantienen unidos mediante una cápsula impresa en 3D y revestidos de epoxi.

Según los investigadores, el campo magnético generado por el transmisor, alrededor de 1 miliTesla, es fácilmente tolerado por los tejidos. Estimaron que el implante actual puede generar un máximo de cuatro milivatios de potencia, suficiente para muchas aplicaciones de estimulación neuronal. La investigación sugiere que la bioelectrónica endovascular como ME-BIT podría conducir a una amplia gama de terapias altamente precisas y de bajo riesgo. Tener electrodos en el torrente sanguíneo también podría permitir la detección en tiempo real de los niveles bioquímicos, de pH y de oxígeno en la sangre para proporcionar diagnósticos o respaldar otros dispositivos médicos. El equipo finalmente espera emplear múltiples implantes y comunicarse con ellos simultáneamente.

“Debido a que los dispositivos son tan pequeños, podemos usar los vasos sanguíneos como un sistema de autopistas para alcanzar objetivos que son difíciles de alcanzar con la cirugía tradicional”, dijo Jacob Robinson de la Iniciativa de Neuroingeniería de Rice. “Los estamos administrando usando los mismos catéteres que usaría para un procedimiento endovascular, pero dejaríamos el dispositivo fuera del vaso y colocaríamos una guía en el torrente sanguíneo como electrodo estimulante, que podría mantenerse en su lugar con un stent”.

“Una de las cosas buenas es que todos los nervios de nuestro cuerpo requieren oxígeno y nutrientes, lo que significa que hay un vaso sanguíneo a unos pocos cientos de micrones de todos los nervios”, dijo Robinson. “Es solo una cuestión de rastrear los vasos sanguíneos correctos para alcanzar los objetivos. Con una combinación de imágenes y anatomía, podemos estar bastante seguros de dónde colocamos los electrodos”.

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Universidad Rice