Ecco il pacemaker più piccolo del mondo: pensato anche per i neonati, può essere inserito con una siringa

Il mini-pacemaker. Credit: Northwestern University

I ricercatori hanno creato il pacemaker più piccolo del mondo. Il dispositivo ha dimensioni inferiori a quelle di un chicco di riso e può essere impiantato attraverso un'apposita siringa, inoltre è realizzato con materiali biocompatibili che ne permettono l'assorbimento sicuro da parte dell'organismo umano quando non serve più. Ciò elimina completamente i rischi legati alla rimozione degli elettrodi dei pacemaker tradizionali, che vengono inseriti nel muscolo cardiaco. Questi fili vengono avvolti da circuito cicatriziale e quando vengono rimossi possono dar vita a infezioni, sanguinamento e coaguli di sangue, fra le altre cose. Neil Armstrong, il primo uomo ad aver mai messo piede sulla Luna, morì proprio a causa di emorragia causata dall'estrazione degli elettrodi.

Nonostante il nuovo dispositivo sia efficace con il cuore umano indipendentemente dalle sue dimensioni, gli scienziati hanno progettato il mini-pacemaker pensando principalmente ai neonati affetti da difetti cardiaci congeniti, che interessano circa l'1 percento dei nuovi nati. Un pacemaker di dimensioni così contenute può essere impiantato nel piccolo paziente dopo l'intervento chirurgico, scongiurando i rischi del pacemaker temporaneo tradizionale. Questi dispositivi servono a regolarizzare il battito cardiaco in presenza di aritmie, bradicardia e altre anomalie. Si basa sui sopracitati elettrodi impiantati nel muscolo cardiaco e su un generatore a batteria che viene innestato sotto la pelle del paziente, generalmente nell'area della clavicola. Quando i sensori rilevano un'anomalia, il pacemaker invia un impulso elettrico al cuore per stabilizzare e regolarizzare il battito. Un numero enorme di persone vive con questi dispositivi, che vanno rimossi e sostituiti quando la batteria si scarica (in genere tra i 5 e i 15 anni).

Il rivoluzionario mini-pacemaker offre la stessa stimolazione di un pacemaker tradizionale, ma lo fa con dimensioni decisamente inferiori, ovvero 1,8 millimetri di larghezza, 3,5 millimetri di lunghezza e 1 millimetro di spessore. Il suo funzionamento non è basato su un generatore, ma su un particolare cerotto piazzato sul torace del paziente. Quando i sensori del cerotto rilevano anomalie, quest'ultimo emette luci lampeggianti che attivano il minuscolo dispositivo, a sua volta basato su una cella galvanica che converte l'energia chimica in impulsi elettrici in grado di stabilizzare il battito cardiaco. A metterlo a punto è stato un team di ricerca statunitense guidato da scienziati del Centro per l'elettronica biointegrata della Northwestern University, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Querrey Simpson Institute for Bioelectronics e dei dipartimenti di Ingegneria Biomedica e Meccanica.

“Abbiamo sviluppato quello che è, a nostra conoscenza, il pacemaker più piccolo del mondo”, ha affermato in un comunicato stampa il professor John A. Rogers a capo della progettazione del dispositivo. “C'è un'esigenza cruciale di pacemaker temporanei nel contesto degli interventi chirurgici cardiaci pediatrici, e questo è un caso d'uso in cui la miniaturizzazione delle dimensioni è incredibilmente importante. In termini di carico del dispositivo sul corpo, più piccolo è, meglio è”, ha aggiunto l'esperto. “Circa l'1% dei bambini nasce con difetti cardiaci congeniti, indipendentemente dal fatto che vivano in un paese con poche o molte risorse. La buona notizia è che questi bambini hanno bisogno solo di una stimolazione temporanea dopo un intervento chirurgico. In circa sette giorni, il cuore della maggior parte dei pazienti si autoripara. Ma quei sette giorni sono assolutamente critici. Ora, possiamo posizionare questo piccolo pacemaker sul cuore di un bambino e stimolarlo con un dispositivo morbido, delicato e indossabile. E non è necessario alcun intervento chirurgico aggiuntivo per rimuoverlo”, ha spiegato il professor Igor Efimov coautore dello studio.

I rischi di infezione, coaguli, sanguinamenti, lacerazioni e spostamenti indesiderati innescati dai comuni pacemaker temporanei vengono completamente superati grazie al nuovo, minuscolo dispositivo. Al momento è stato testato solo su modelli animali (dai topi ai maiali) e su cuori umani donati alla scienza, ma gli scienziati sono fiduciosi che possa svolgere egregiamente il proprio lavoro anche nei trial clinici, cioè nella sperimentazione umana. La tecnologia potrebbe essere impiegata anche per prevenire i rischi di blocco atrioventricolare dopo delicatissimi interventi chirurgici e per altri trattamenti che usano l'elettricità come terapia, ad esempio nella gestione de dolore e nella rigenerazione dei nervi. I dettagli della ricerca “Millimetre-scale bioresorbable optoelectronic systems for electrotherapy” sono stati pubblicati su Nature.