Un piccolo pacemaker, delle dimensioni di un chicco di riso, è stato sviluppato dal team della Northwestern University. Questo dispositivo innovativo, iniettato senza fili né intervento chirurgico, potrebbe rivoluzionare il trattamento delle aritmie, in particolare per i neonati. Un passo fondamentale verso una medicina meno invasiva e più sicura, con nuove opportunità per il trattamento delle malformazioni cardiache.
Fino ad oggi, regolare il battito cardiaco in caso di anomalie significava impiantare un pacemaker tradizionale: un dispositivo in grado di ristabilire il ritmo cardiaco grazie a impulsi elettrici inviati direttamente al cuore. L’intero sistema viene inserito chirurgicamente, con il generatore posizionato sotto la pelle e i fili che attraversano una vena per arrivare alle cavità cardiache. Oggi però, qualcosa sta cambiando. E lo sta facendo in modo rivoluzionario.
Un innovativo pacemaker senza fili
È più piccolo di un chicco di riso (1,8 x 3,5 millimetri, con lo spessore di un millimetro) ed è iniettabile, tramite una siringa, senza fili e senza la necessità di inserimento e rimozione chirurgica. Queste sono le qualità molto innovative del piccolissimo pacemaker messo a punto dai bioingegneri della Northwestern University di Evanston (Stati Uniti), che hanno illustrato i risultati del loro lavoro sulla rivista scientifica Nature. Il dispositivo, molto più facile da maneggiare rispetto a quelli classici, potrebbe aprire le porte a nuove strategie terapeutiche soprattutto nella cardiologia neonatale, ma non solo. I test finora condotti su animali di varie dimensioni con problemi cardiaci, hanno dimostrato la sua efficacia.
"Abbiamo sviluppato quello che crediamo sia il pacemaker più piccolo del mondo - conferma John A. Rogers, pioniere della bioelettronica e responsabile del progetto - La sua applicazione potrà risultare particolarmente utile nei bambini, dove ogni millimetro conta, e la miniaturizzazione è fondamentale".
Un pacemaker senza fili: più sicurezza, meno traumi
Il sistema è formato da due componenti: oltre al minuscolo pacemaker, anche un piccolo dispositivo esterno da applicare sul torace, che è in grado di rilevare le anomalie del battito cardiaco. In quel caso, emette un impulso luminoso a raggi infrarossi che attraversa in modo efficace la pelle, le ossa e gli altri tessuti per attivare il pacemaker, senza bisogno di fili e di elettrodi.
Ricordiamo invece che i pacemaker tradizionali sono costituiti, in genere, da un generatore di impulsi alimentato da una batteria che viene inserito sotto la pelle, e da elettrocateteri che raggiungono l’interno del cuore attraverso una vena.
Il mini-pacemaker interno sviluppato alla Northwestern University è completamente biocompatibile e si dissolve naturalmente nei fluidi corporei quando non serve più.
Pacemaker per i neonati
"Il nostro obiettivo principale sono i neonati. - ribadisce Igor Efimov, cardiologo e co-autore dello studio - Circa l’1% dei bambini nasce con malformazioni cardiache, e spesso basta una settimana di stimolazione temporanea per consentire al cuore di autoripararsi. Ma in quei sette giorni, ogni battito è cruciale".
Attualmente per i bambini si utilizzano pacemaker tradizionali, miniaturizzati, ma non così piccoli come quello presentato su Nature. Questi pacemaker richiedono comunque un intervento chirurgico per inserirli e un intervento chirurgico per rimuoverli, esponendo così i piccoli pazienti al potenziale rischio di infezioni e ad altri problemi.
Con il nuovo dispositivo - si augurano i ricercatori americani - questi rischi verranno completamente eliminati.
Come funziona il pacemaker senza fili?
Il team della Northwestern University aveva già creato un pacemaker riassorbibile nel 2021, ma i bioingegneri si sono impegnati per renderlo ancora più piccolo, fino alle microdimensioni di cui parlavamo. La soluzione è arrivata da un’intuizione brillante: alimentarlo con una micro-batteria generata dai fluidi corporei.
Come funziona? Il mini-pacemaker è costituto da due elettrodi di metalli diversi che, a contatto con i liquidi dell’organismo, generano spontaneamente una corrente elettrica capace di stimolare il cuore, quando necessario. Il piccolissimo pacemaker può essere sistemato con una siringa direttamente sulla superficie esterna del muscolo cardiaco tramite un’iniezione percutanea. La sua struttura morbida e flessibile gli permette di adattarsi alla parete cardiaca e di rimanere in posizione senza bisogno di punti o fissaggi invasivi.
Ulteriori studi andranno avviati, ma questo tipo di miniaturizzazione apre diversi nuovi scenari: ad esempio i cardiologi potranno disporre di più pacemaker contemporaneamente, controllando, così, singole aree del cuore con precisione millimetrica.
Photo credit: John A. Rogers/Northwestern University
