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Terapia e Chirurgia

Ultima innovazione nel campo dei dispositivi impiantabili: il pacemaker cardiaco autoalimentato

Scritto da Cecilia Di Nardi

Parallelamente agli studi per ridurre drasticamente le misure delle batterie che alimentano i dispositivi impiantabili, si stanno consolidando altre ricerche riguardo pacemaker di nuova generazione, completamente privi di batteria.

Pacemaker tradizionale

Pacemaker tradizionale

Il pacemaker cardiaco è impiantato, mediante intervento chirurgico, sotto la pelle del torace (normalmente poco sotto la spalla destra o sinistra) al fine di regolare il battito cardiaco del paziente.

Tuttavia, la batteria da cui ricava energia deve essere sostituita dopo circa 7/8 anni, con la necessità di sottoporre il paziente ad un nuovo intervento chirurgico.

A questo proposito, un gruppo di ricercatori dalla Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ha sviluppato un pacemaker cardiaco che funziona immagazzinando l’energia ricavata dai movimenti del cuore stesso e del corpo.

Questo nuovo pacemaker cardiaco artificiale autoalimentato è gestito da un nanogeneratore piezoelettrico flessibile il quale è stato in grado di stimolare direttamente il cuore di un topo utilizzando l’energia elettrica ricavata da piccoli movimenti del corpo del ratto. Una nuova tecnologia, dunque, che potrebbe prolungare sia la durata stessa del pacemaker sia realizzare un monitoraggio cardiaco in tempo reale.

Pacemaker applicato sulla superficie cardiaca

Per scopi clinici, il risultato attuale andrà a beneficio dello sviluppo di pacemaker autoalimentati e aiuterà a prevenire gli attacchi cardiaci tramite la diagnosi in tempo reale di aritmia cardiaca

spiega il professor Keon Jae Lee del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso il KAIST .

Inoltre – continua – il nanogeneratore flessibile piezoelettrico potrebbe essere utilizzato anche come una sorgente elettrica per gli altri dispositivi medici impiantabili esistenti.

I materiali piezoelettrici hanno la capacità di generare una differenza di potenziale in risposta ad uno stress meccanico e, al tempo stesso, di deformarsi in maniera elastica quando sono attraversati da corrente.

A questo scopo è stato impiegato un singolo film sottile di cristallo PMN-PT (lead magnesium niobate–lead titanate) posizionato su un wafer di silicio, a sua volta applicato sulla superficie cardiaca.

Struttura del nanogeneratore

Struttura del nanogeneratore

Nel corso dell’esperimento è stato possibile raggiungere una differenza di potenziale fino a 8.2 V ed una corrente di stimolazione di 0.22 mA, dei valori soddisfacenti per stimolare il cuore di un ratto senza una fonte di alimentazione esterna.

 

Un’importante innovazione, dunque, che potrebbe essere di grande aiuto per coloro che necessitano di pacemaker. Tuttavia, i ricercatori dovranno effettuare ancora altri esperimenti prima che questa tecnologia possa essere applicata anche ad un pacemaker umano.

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Informazioni autore

Cecilia Di Nardi

Studentessa di Ingegneria Biomedica presso l’Università degli Studi Roma Tre (corso magistrale), laureata in Ingegneria Elettronica (corso triennale).

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