Los marcapasos son uno de los dispositivos médicos más utilizados para corregir alteraciones del ritmo cardíaco, pero su implantación sigue requiriendo cirugía, seguimiento especializado y la gestión de posibles complicaciones asociadas a los electrodos y las baterías. Un equipo de investigadores del MIT ha presentado ahora una alternativa experimental que podría cambiar la forma en que se aborda la estimulación cardíaca en el futuro: un parche portátil capaz de controlar el corazón mediante ultrasonidos desde el exterior del cuerpo. Aunque todavía se encuentra en fase de investigación y lejos de llegar a la práctica clínica habitual, los primeros resultados obtenidos en laboratorio y en modelos animales muestran un potencial considerable. Esta tecnología se suma a una línea de investigación más amplia sobre parches de ultrasonidos capaces de monitorizar órganos internos de forma continua, abriendo la puerta a dispositivos médicos cada vez menos invasivos y más cómodos para los pacientes.

Un parche en lugar de una cirugía

Los marcapasos convencionales han permitido mejorar la calidad de vida de millones de personas en todo el mundo. Estos dispositivos implantables detectan alteraciones del ritmo cardíaco y envían impulsos eléctricos para mantener una frecuencia adecuada cuando el corazón no es capaz de hacerlo por sí mismo.

Sin embargo, el procedimiento no está exento de inconvenientes. La colocación requiere una intervención quirúrgica, normalmente acompañada de la inserción de cables o electrodos que permanecen conectados al tejido cardíaco durante años. Aunque la tecnología actual es muy fiable, existen riesgos relacionados con infecciones, desplazamientos de electrodos o agotamiento de las baterías.

Con el objetivo de desarrollar una alternativa menos invasiva, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han creado un sistema experimental basado en ultrasonidos que puede estimular el corazón sin necesidad de implantar ningún dispositivo en el interior del cuerpo. Según los resultados publicados recientemente, el sistema adopta la forma de un pequeño adhesivo o parche que se coloca sobre el pecho y que transmite ondas ultrasónicas hacia el tejido cardíaco.

El tamaño del dispositivo es comparable al de un sello postal. En su interior incorpora una matriz de diminutos transductores ultrasónicos capaces de generar pulsos acústicos de baja intensidad. Estos pulsos atraviesan la pared torácica y alcanzan las células cardíacas objetivo, donde desencadenan mecanismos bioeléctricos que favorecen la contracción del músculo cardíaco.

Cómo consigue que el corazón lata

El aspecto más interesante del proyecto reside en el mecanismo empleado para activar el tejido cardíaco. En lugar de utilizar corriente eléctrica directa, como hacen los marcapasos tradicionales, el sistema aprovecha una técnica denominada sonogenética.

La sonogenética combina ultrasonidos y modificación genética para lograr que determinadas células respondan específicamente a estímulos acústicos. En este caso, los investigadores utilizaron canales iónicos especialmente sensibles al ultrasonido. Cuando las ondas acústicas alcanzan estas estructuras, se produce la apertura de dichos canales y la entrada de calcio en las células.

Desde un punto de vista fisiológico, el calcio desempeña un papel fundamental en la contracción del músculo cardíaco. Un aumento de la concentración intracelular de este ion desencadena la secuencia bioquímica que provoca el latido. Gracias a ello, el parche es capaz de sincronizar y regular la actividad cardíaca sin necesidad de cables implantados.

Técnicamente, el sistema opera mediante ultrasonidos de baja intensidad cuidadosamente calibrados. La frecuencia y la potencia de emisión deben ser suficientes para activar los canales iónicos modificados sin provocar daños térmicos ni mecánicos en los tejidos circundantes. Los investigadores destacan que el control preciso de estos parámetros constituye uno de los elementos clave para garantizar la seguridad del sistema.

Resultados prometedores en las primeras pruebas

Hasta el momento, la tecnología ha sido evaluada principalmente en cultivos celulares y modelos animales. En experimentos realizados con células cardíacas humanas modificadas genéticamente, los investigadores comprobaron que los pulsos ultrasónicos permitían mantener contracciones regulares y fisiológicamente adecuadas.

Posteriormente, el equipo adaptó el sistema para realizar pruebas en ratas. Tras administrar los componentes necesarios para potenciar la sensibilidad a los ultrasonidos, colocaron una versión miniaturizada del parche sobre el tórax de los animales.

Los resultados mostraron que el dispositivo era capaz de corregir ritmos cardíacos anómalos. En algunos casos logró incrementar frecuencias cardíacas demasiado lentas hasta valores normales, mientras que en otros estabilizó latidos irregulares sincronizándolos con las señales emitidas por el parche.

Aunque todavía no existen ensayos clínicos en humanos, estos resultados sugieren que la estimulación cardíaca mediante ultrasonidos podría convertirse en una alternativa viable para determinados pacientes en el futuro.

Mucho más que un simple marcapasos

El nuevo parche no surge de la nada. Forma parte de una línea de investigación que el MIT lleva desarrollando desde hace varios años alrededor de dispositivos ultrasónicos portátiles.

En 2022, investigadores de la misma institución presentaron un adhesivo capaz de obtener imágenes continuas de órganos internos durante periodos de hasta 48 horas. A diferencia de los ecógrafos convencionales, estos sistemas pueden permanecer adheridos a la piel mientras la persona realiza actividades cotidianas.

Aquellos primeros prototipos demostraron que era posible visualizar estructuras profundas como el corazón, los pulmones o los grandes vasos sanguíneos mediante un dispositivo flexible del tamaño aproximado de un sello postal. Posteriormente aparecieron versiones orientadas al seguimiento de la vejiga, los riñones y otros órganos internos.

La evolución lógica consiste ahora en combinar capacidades de monitorización y tratamiento en un único sistema. Los propios investigadores plantean un escenario en el que un parche pueda vigilar continuamente el funcionamiento cardíaco y, cuando detecte una anomalía, intervenir automáticamente mediante ultrasonidos para corregirla.

El camino hacia sistemas médicos de circuito cerrado

Uno de los conceptos más interesantes asociados a esta tecnología es el denominado circuito cerrado terapéutico.

Actualmente, la mayoría de dispositivos médicos funcionan siguiendo un esquema relativamente simple: monitorizan un parámetro o aplican un tratamiento. Los sistemas de circuito cerrado integran ambas funciones simultáneamente.

En un posible desarrollo futuro, el parche podría incorporar sensores ultrasónicos capaces de generar imágenes cardíacas en tiempo real. Los algoritmos de inteligencia artificial analizarían continuamente los datos obtenidos y detectarían alteraciones del ritmo cardíaco en cuestión de segundos. A continuación, el propio dispositivo ajustaría automáticamente la intensidad y frecuencia de los pulsos ultrasónicos para restaurar el ritmo normal.

Desde una perspectiva técnica, esto supondría integrar adquisición de señales biomédicas, procesamiento local, comunicaciones inalámbricas y estimulación terapéutica dentro de una única plataforma portátil. El objetivo final sería conseguir una supervisión continua durante las 24 horas del día sin necesidad de hospitalización.

Ventajas potenciales frente a los marcapasos actuales

Si la tecnología supera las futuras fases de desarrollo y validación clínica, podría ofrecer varias ventajas importantes.

La primera sería la eliminación de la cirugía de implantación. Esto reduciría tanto los costes sanitarios como los riesgos asociados al procedimiento. También desaparecerían problemas relacionados con la sustitución periódica de baterías implantadas.

Otra ventaja potencial radica en la facilidad de actualización. Mientras que un marcapasos implantado permanece prácticamente inalterable durante años, un dispositivo externo podría beneficiarse de mejoras de software, algoritmos más avanzados y nuevas funciones diagnósticas.

Además, el carácter portátil permitiría una monitorización más flexible. Un paciente podría utilizar el sistema durante determinadas etapas de tratamiento sin necesidad de mantener permanentemente un implante en el organismo.

Desde el punto de vista de la ingeniería biomédica, el empleo de ultrasonidos ofrece una penetración tisular considerable. Estudios previos sobre parches ultrasónicos portátiles han demostrado capacidades de monitorización a profundidades de hasta 165 milímetros bajo la superficie de la piel, lo que permite acceder a órganos y estructuras profundas sin recurrir a procedimientos invasivos.

Los desafíos que todavía quedan por resolver

A pesar del entusiasmo generado por el proyecto, conviene recordar que se trata de una tecnología experimental.

Uno de los principales retos está relacionado con la necesidad actual de utilizar modificaciones genéticas para aumentar la sensibilidad de las células cardíacas a los ultrasonidos. La aplicación clínica de terapias génicas sigue siendo un campo complejo desde el punto de vista regulatorio y médico.

También será necesario demostrar que la estimulación ultrasónica mantiene su eficacia durante periodos prolongados y en pacientes con patologías cardíacas reales. Los resultados obtenidos en animales representan únicamente una primera etapa del proceso de validación.

La miniaturización adicional de la electrónica constituye otro objetivo importante. Los investigadores trabajan en versiones más compactas, estables y precisas que puedan utilizarse durante largos periodos con comodidad para el usuario.

Un vistazo al futuro de la medicina portátil

El desarrollo de este marcapasos basado en ultrasonidos encaja dentro de una tendencia mucho más amplia hacia la medicina portátil y la monitorización continua.

Durante los últimos años han aparecido relojes inteligentes capaces de registrar electrocardiogramas, sensores cutáneos para controlar la glucosa y parches biomédicos que monitorizan parámetros fisiológicos de forma permanente. La integración de ultrasonidos añade una nueva dimensión porque permite acceder a información procedente de tejidos profundos, algo que resulta mucho más difícil con sensores superficiales convencionales.

Si las investigaciones continúan avanzando al ritmo actual, es posible que en la próxima década aparezcan dispositivos adhesivos capaces de combinar diagnóstico, monitorización y tratamiento en una única plataforma. El marcapasos ultrasónico desarrollado por el MIT representa uno de los ejemplos más llamativos de esta dirección tecnológica.

Reflexiones finales

La propuesta del MIT todavía está lejos de sustituir a los marcapasos implantables utilizados actualmente en hospitales de todo el mundo. Sin embargo, demuestra que la combinación de ultrasonidos, biomateriales flexibles, electrónica portátil e ingeniería genética puede abrir nuevas posibilidades en cardiología.

Más allá del propio marcapasos, el verdadero valor de esta investigación podría residir en la creación de una nueva generación de dispositivos médicos externos capaces de observar y actuar sobre órganos internos sin cirugía. Si los próximos ensayos clínicos confirman la seguridad y eficacia observadas hasta ahora, podríamos asistir al nacimiento de sistemas terapéuticos mucho más cómodos para los pacientes y potencialmente más versátiles para los profesionales sanitarios.