Nuovo impianto cardiaco monitora, tratta – e poi si dissolve

Nuovo impianto cardiaco si monitora, tratta e si dissolve

Un impianto sperimentale attualmente in fase di sviluppo potrebbe fungere da monitor temporaneo e pacemaker per pazienti affetti da malattie cardiache – per poi dissolversi quando non è più necessario.

Lo studio, pubblicato il 5 luglio sulla rivista Science Advances, ha rivelato che l’impianto morbido, leggero e trasparente è grande circa quanto un francobollo ed è realizzato con polimeri e metalli biodegradabili.

Esperimenti preliminari hanno dimostrato che l’impianto può essere posizionato sul cuore di un ratto da laboratorio, fornire letture accurate e poi dissolversi in modo sicuro e essere assorbito.

L’impianto sarebbe un vantaggio per i pazienti che hanno sviluppato complicazioni del ritmo cardiaco a seguito di un attacco di cuore, di un intervento chirurgico o di altro trattamento, ha affermato il co-ricercatore Igor Efimov, un cardiologo sperimentale e professore di ingegneria biomedica presso la Northwestern University di Chicago.

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I pazienti attualmente devono indossare sensori adesivi e portare con sé un monitor ingombrante per consentire ai medici di monitorare il loro cuore durante il recupero, ha spiegato Efimov.

“Il problema di questi dispositivi è che non sono molto comodi”, ha detto. “Interferiscono con le attività quotidiane. Ad esempio, non è possibile lavarsi comodamente sotto la doccia”.

Il nuovo impianto potrebbe essere inserito durante un intervento chirurgico o una procedura cardiaca. Fornirebbe dati tramite elettrodi e sensori ottici e potrebbe persino essere programmato per inviare una scossa elettrica per correggere eventuali irregolarità nel ritmo cardiaco, ha spiegato Efimov.

“Supponiamo che qualcuno abbia appena subito un intervento al cuore. Dopo l’intervento, circa il 30% dei pazienti svilupperà fibrillazione atriale”, ha detto. “Vogliamo creare un dispositivo elettronico che possa essere impiantato per il tempo necessario, per poi dissolversi”.

In casi di complicazioni postoperatorie come la fibrillazione atriale, i dispositivi sarebbero generalmente necessari per circa 10 giorni e poi non sarebbero più necessari, ha affermato Efimov.

Circa un terzo delle quasi 700.000 persone che muoiono ogni anno negli Stati Uniti a causa delle malattie cardiache cede a complicazioni nelle prime settimane o mesi successive a un attacco di cuore o a un intervento chirurgico cardiaco, hanno osservato i ricercatori.

“Molte morti che si verificano dopo un intervento chirurgico al cuore o un attacco di cuore potrebbero essere evitate se i medici avessero strumenti migliori per monitorare e trattare i pazienti nelle delicate settimane e mesi successive a questi eventi”, ha detto il co-ricercatore Luyao Lu, professore associato di ingegneria biomedica presso la George Washington University di Washington, D.C.

Il dispositivo è interamente realizzato con materiali ritenuti sicuri e biocompatibili per gli esseri umani dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti, ha affermato Lu.

Ad esempio, gli elettrodi sono per lo più costituiti da molibdeno, un elemento presente naturalmente nel corpo umano, ha detto Lu. La struttura trasparente e flessibile del dispositivo è composta da poli(acido lattico-co-glicolico), o PLGA, un polimero che si degrada naturalmente in sostanze innocue.

“Sono tutti sicuri e sono stati approvati dalla FDA per l’uso umano”, ha detto Lu.

I ricercatori hanno paragonato l’impianto a punti di sutura assorbibili che si degradano e poi scompaiono mentre il corpo li assorbe. I pazienti non dovrebbero sottoporsi a interventi chirurgici di follow-up per rimuovere o regolare l’impianto.

I ricercatori hanno progettato l’impianto in modo flessibile, in modo da poter essere facilmente posizionato senza causare fastidi, ha aggiunto Efimov.

Inoltre, l’hanno realizzato principalmente con materiali trasparenti in modo che i sensori ottici nell’impianto possano fornire letture sui livelli di ossigeno, il metabolismo e altre misurazioni importanti, ha aggiunto Efimov.

Attualmente, molti pazienti cardiaci finiscono con un pacemaker permanente quando potrebbero non averne realmente bisogno, ha detto il dott. Deepak Bhatt, direttore di Mount Sinai Heart a New York.

Altri sono costretti a trascorrere periodi più lunghi in ospedale con un pacemaker temporaneo, per poi sottoporsi a un altro intervento chirurgico per rimuoverlo, ha detto Bhatt, che non ha partecipato al nuovo studio.

L’impianto sperimentale “potrebbe essere una soluzione davvero utile, aiutando un paziente a dimettersi prima dall’ospedale invece di avere un pacemaker temporaneo che lo lega all’ospedale per diversi giorni o dove si ottiene un pacemaker permanente ma poi si deve convivere con esso per il resto della vita”, ha detto Bhatt.

Bhatt ha dato l’esempio di qualcuno che si sottopone a una sostituzione della valvola cardiaca.

“Un certo numero di questi pazienti, forse dal 5 al 10%, finirà per aver bisogno di un pacemaker perché il ritmo cardiaco rallenta come conseguenza della procedura”, ha detto. “Potenzialmente, con questa tecnologia qui, che secondo gli esperimenti risulta completamente biodegradabile, si potrebbe immaginare l’esistenza di un pacemaker temporaneo che si dissolve nelle prossime settimane mentre la funzione del pacemaker naturale del cuore riprende”.

SLIDESHOW

Invece di rimanere con un impianto permanente, come accade attualmente, Bhatt ha detto che il paziente riceverebbe un impianto che alla fine si dissolve.

“Per essere chiari, questa è una ricerca molto preliminare, ma gli esperimenti che hanno fatto mi sono sembrati attentamente progettati, piuttosto eleganti, e hanno dimostrato che queste matrici di microelettrodi potrebbero essere potenzialmente utili in specifiche situazioni cliniche”, ha detto Bhatt.

Il dispositivo è ancora a anni di distanza dall’essere disponibile per gli esseri umani, ha detto Efimov.

Sono in corso sforzi per aggiungere la trasmissione wireless dei dati all’impianto, ha detto. Quindi deve essere testato su animali più grandi con sistemi cardiaci simili a quelli degli esseri umani, molto probabilmente maiali, prima di essere pronto per i trial umani.

“Abbiamo un paio di applicazioni che penso realistico possiamo probabilmente consegnare qualcosa entro tre o cinque anni, su dispositivi relativamente semplici come quello”, ha detto Efimov. “Dispositivi più sofisticati potrebbero richiedere più tempo”.

Una volta perfezionata la tecnologia dell’impianto, Efimov può immaginare che venga utilizzata per trattare molti altri tipi di malattie.

Ad esempio, gli impianti temporanei potrebbero monitorare malattie del cervello, dell’intestino e dei polmoni, ha detto.

“Ci sono così tante potenziali applicazioni, una volta che la tecnologia è stata sviluppata”, ha detto Efimov. “Basta applicarla a diversi campi della medicina”.

Ulteriori informazioni

L’American Heart Association ha ulteriori informazioni sugli impianti cardiaci.

FONTI: Igor Efimov, PhD, professore di ingegneria biomedica, Northwestern University, Chicago; Luyao Lu, PhD, professore assistente di ingegneria biomedica, George Washington University, Washington, D.C.; Deepak Bhatt, MD, MPH, direttore di Mount Sinai Heart, New York City; Science Advances, 5 luglio 2023