De acordo com pt.wedoany.com-Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um marcapasso não invasivo que estimula o coração por meio de ultrassom. O dispositivo é projetado como um pequeno adesivo que pode ser usado no peito, oferecendo, no futuro, uma alternativa sem cirurgia aos implantes cardíacos tradicionais.
O núcleo deste dispositivo é um adesivo do tamanho de um selo postal, cujos microtransdutores podem enviar pulsos de ultrassom através do tórax para estimular o coração. O ultrassom desencadeia a abertura de canais iônicos específicos nas células cardíacas, um efeito amplificado pelos pesquisadores por meio de engenharia genética. Quando os canais se abrem, os íons de cálcio entram nas células, e o sinal faz com que as células cardíacas se contraiam e batam. Em experimentos de laboratório, os pesquisadores aplicaram ultrassom em células cardíacas humanas modificadas e descobriram que os pulsos mantinham efetivamente a contração saudável das células. A equipe também testou o adesivo de ultrassom em ratos, e os resultados mostraram que o dispositivo corrigiu arritmias de forma rápida, segura e não invasiva, restaurando o ritmo cardíaco regular.
A equipe de pesquisa já produziu um protótipo, que inclui o adesivo de ultrassom e um pequeno dispositivo de bolso com bateria e eletrônicos. O grupo já havia demonstrado anteriormente um design de adesivo que usa ultrassom para imagear órgãos e tecidos profundos, e eles planejam integrar os dois métodos em um único adesivo para permitir o monitoramento e a regulação simultâneos da atividade cardíaca.
"Acreditamos que, no futuro, poderemos colocar adesivos no corpo para imageamento interno profundo de longo prazo e fornecer estimulação terapêutica de forma não invasiva e em circuito fechado", disse Xuanhe Zhao, professor de engenharia mecânica e engenharia civil e ambiental do MIT. Ele e colaboradores da equipe do professor Qifa Zhou, da Universidade do Sul da Califórnia (USC), publicaram os resultados da pesquisa na revista internacional Nature Biomedical Engineering. Os coautores do MIT neste estudo incluem o primeiro autor Chen Gong, Runze Li, Won Jun Song, o ex-pós-doutorando Gengxi Lu, Shucong Li, Hsiao-Chuan Liu, entre outros, e os colaboradores também incluem pesquisadores de outras equipes da Universidade de Harvard, da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e da USC.
Atualmente, cerca de 3 milhões de adultos nos EUA usam marcapassos. Esses dispositivos implantáveis são maduros e geralmente seguros, mas ainda apresentam riscos cirúrgicos. "O marcapasso é um dos implantes humanos mais importantes e amplamente utilizados, salvando milhões de vidas", disse o coautor correspondente do artigo, Gengxi Lu. "Mas eles são invasivos, entrando em contato direto com o coração batendo. Há anos, o sonho é realizar a estimulação cardíaca não invasiva por meio do ultrassom." Cientistas já haviam descoberto que o ultrassom tem efeitos sobre o coração, mas os resultados eram inconsistentes e fracos. A equipe de Zhao aplicou métodos de sonogenética no estudo — inspirada na optogenética, que manipula geneticamente partes específicas das células para responder à luz, a sonogenética visa tornar as células responsivas ao som, incluindo o ultrassom, por meio de engenharia genética. No desenvolvimento do marcapasso, a equipe aumentou a sensibilidade das células cardíacas ao ultrassom usando sonogenética: eles diferenciaram células cardíacas a partir de células-tronco embrionárias usando métodos padrão e, em seguida, modificaram-nas geneticamente para produzir canais iônicos que se abrem mais facilmente em resposta ao ultrassom.
Nos experimentos, as células cardíacas geneticamente modificadas batiam em sincronia com as ondas de ultrassom quando expostas a ele, enquanto as células não modificadas não apresentavam essa reação. A equipe imagina que, em aplicações clínicas futuras, os pacientes possam primeiro receber uma injeção única de terapia genética (semelhante a uma vacina) para aumentar a sensibilidade das células cardíacas ao ultrassom. Em seguida, a equipe projetou o adesivo de marcapasso de ultrassom do tamanho de um selo postal, cuja camada adesiva é feita de um material de hidrogel que adere firmemente à pele e permite a passagem do ultrassom sem atenuação. O adesivo incorpora microtransdutores de ultrassom sintonizáveis em frequências específicas. Em experimentos com ratos, os pesquisadores primeiro administraram uma solução de aumento de ultrassom por sonogenética por meio de injeção na cauda e, em seguida, colaram o minúsculo adesivo de marcapasso no peito dos animais. Ao ligar o adesivo, o ultrassom regulou rapidamente os batimentos cardíacos dos animais: indivíduos com frequência cardíaca muito baixa retornaram à taxa normal, aqueles com arritmia se estabilizaram e mantiveram sincronia com os pulsos de ultrassom.
"Agora podemos usar ultrassom de baixa intensidade para abrir canais iônicos nas células, alcançando uma estimulação cardíaca muito eficaz", disse o primeiro autor, Chen Gong. "Estamos tornando esses adesivos menores e mais integrados, para que sejam mais fáceis de usar, mais estáveis e mais precisos a longo prazo." O professor Zhao acrescentou: "Neste artigo, demonstramos a estimulação não invasiva. Mas acreditamos que esse conceito não se limita ao coração. Acreditamos que, no futuro, poderemos colocar adesivos em diferentes partes do corpo para imageamento de longo prazo, monitoramento e estimulação terapêutica em circuito fechado."
Este trabalho foi parcialmente apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA, pela Fundação Nacional de Ciência, pelo Departamento de Oftalmologia de Pesquisa em Prevenção da Cegueira e pelo Departamento de Guerra dos EUA.
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