Para milhares de pacientes com doenças cardíacas, a implantação de um pacemaker é uma maneira crucial de manter o ritmo de vida. Esses dispositivos eletrônicos implantáveis não apenas regulam o ritmo cardíaco, mas também ajudam a restaurar funções como movimento, visão e audição. Eles desempenham um papel fundamental no gerenciamento da dor, monitoramento de doenças e outras áreas, melhorando significativamente a qualidade de vida dos pacientes.
No entanto, um problema de longa data sempre pesou sobre os pacientes: a bateria do pacemaker acaba. Uma vez esgotada, o paciente deve passar por outra cirurgia para substituir o dispositivo. A reintervenção cirúrgica causa maior trauma, apresenta riscos mais elevados e impõe um pesado fardo econômico e de cuidados à família. Portanto, desenvolver um pacemaker que possa ser "implantado uma vez e usado por toda a vida" tornou-se o objetivo dos cientistas, e o desafio central é: como fornecer energia contínua a ele.
Para superar essa limitação, o professor associado Ouyang Han da Universidade Chinesa de Ciências e a equipe do professor associado Li Zhou da Universidade Tsinghua mudaram sua abordagem, buscando inspiração na natureza. Eles observaram que relações mutualistas são comuns na natureza, como plantas e micorrizas que dependem umas das outras e crescem juntas. Isso os levou a refletir: por que os dispositivos implantáveis só podem consumir unilateralmente a energia do corpo humano, em vez de estabelecer uma relação "mutualista" com o corpo, como parceiros naturais? Com base nesse pensamento, a equipe de pesquisa propôs pela primeira vez em 2019 o conceito inovador de "bioeletrônica simbiótica" e desenvolveu com sucesso a primeira geração de pacemakers simbióticos. Nos anos seguintes, eles expandiram continuamente esse conceito, aplicando-o em várias áreas médicas, como reparo ósseo e neuromodulação.
Agora, em colaboração com o Hospital Fuwai da Academia Chinesa de Ciências Médicas, a equipe desenvolveu um "pacemaker cardíaco sem fio, autossuficiente e simbiótico" do tamanho de uma cápsula. De acordo com Ouyang Han, a maravilha desse pacemaker está em seu módulo interno de recuperação de energia de alta eficiência. "Ele utiliza inteligentemente o princípio da indução eletromagnética para capturar em tempo real a pequena energia cinética gerada pelo próprio batimento cardíaco e convertê-la diretamente em energia elétrica. Testes mostram que sua potência média de geração pode chegar a 120 microwatts, o que é totalmente suficiente para atender às necessidades energéticas de operação contínua do pacemaker, permitindo regular o ritmo cardíaco de forma estável e precisa."
O pacemaker é projetado de forma extremamente miniaturizada, com excelente biocompatibilidade. Pode ser implantado no coração através de um cateter minimamente invasivo via veia femoral, reduzindo significativamente o trauma cirúrgico. "Também projetamos uma estrutura de armazenamento em cache de energia por levitação magnética, que reduz drasticamente a perda de energia e o atrito interno, permitindo uma conversão de energia eficiente e estável, tornando o dispositivo mais durável e confiável", disse Ouyang Han.
É animador que essa tecnologia tenha sido validada em experimentos com animais no Centro de Experimentação Animal do Centro Nacional de Doenças Cardiovasculares da China. No modelo de porco com arritmia desenvolvido pela equipe de pesquisa, esse pacemaker simbiótico operou inteiramente com a energia autogerada pelos batimentos cardíacos. Ele passou com sucesso por um teste de operação contínua de um mês, desempenhando de forma estável sua função de marca-passo durante todo o período e regulando efetivamente o ritmo cardíaco do animal experimental.
Esse avanço significa que a vida útil futura dos pacemakers cardíacos pode ser estendida para coincidir com a expectativa de vida natural humana, permitindo que os pacientes digam adeus definitivamente ao sofrimento de uma segunda cirurgia. Isso não apenas traz possibilidades revolucionárias para o tratamento de doenças cardíacas, mas também abre um novo caminho para que todos os dispositivos eletrônicos implantáveis avancem em direção a uma era verdadeira de "manutenção vitalícia dispensada" e "simbiose homem-máquina".
