Hoy día, la mejor forma de elaborar un mapa de la actividad eléctrica del corazón de una persona es mediante la inserción de una sonda con una serie de sensores eléctricos a través de una vena hasta alcanzar el corazón. La sonda se usa para medir la actividad en distintas localizaciones dentro del tejido y construir lentamente una imagen de la actividad eléctrica. Un electrocardiograma, que recoge señales de fuera del cuerpo, ofrece un tipo de imagen menos precisa.
“Nos puede llevar horas localizar de dónde proceden estos ritmos cardiacos,” afirma Brian Litt, neurólogo e ingeniero biomédico en la Universidad de Pennsylvania, y uno de los investigadores senior del proyecto. “Si haces un mapa a una resolución muy alta, puede que sea posible localizar, el áreas locales, precursores de arritmias antes de que ocurran.”
El dispositivo flexible se puede usar para añadir múltiples sensores a la pared del corazón latiente, midiendo la actividad eléctrica en múltiples sitios a pesar del movimiento en sí del corazón. Los componentes electrónicos necesarios para registrar esta actividad también están incorporados en el dispositivo, lo que significa que se pueden recoger más datos. El nuevo dispositivo tiene 25 micrones de grosor y 1,5 centímetros cuadrados. Contiene más de 2.000 transistores sellados con un recubrimiento flexible y está cubierto con 288 electrodos sensores. Hasta ahora el dispositivo ha sido puesto a prueba con éxito en cerdos.
Esta es la primera vez que un componente electrónico flexible se usa en una densidad tan alta en un dispositivo médico, afirma John Rogers, ingeniero en la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign, y que colaboró en el trabajo. “Estos dispositivos contienen más transistores que cualquier otro dispositivo flexible del que tengamos conocimiento hasta ahora,” señala.
El dispositivo flexible podría usarse en otros tipos de sensores biológicos, afirma Litt, incluyendo dispositivos para el análisis de las condiciones neurológicas de por ejemplo el Parkinson o la epilepsia. El trabajo, que también incluye a investigadores de la Universidad de Northweste , está publicado en la revista Science Translational Medicine.
Lo principal para fabricar el dispositivo es lo que Rogers denomina como “transistores de nanomembrana.” Estos componentes están hechos de finas cintas de silicio, de aproximadamente 100 nanómetros de grosor; a esta escala el material pierde su rigidez característica y se vuelve flexible. “Es muy parecido a una pieza de dos por cuatro,” señala Rogers. “La madera no se puede doblar fácilmente, pero el papel sí.”
La fabricación de estos transistores requirió una técnica de fabricación completamente nueva. Rogers grabó los circuitos de cintas sobre bloques más grandes de silicio y después usó un decapado químico para extraer el silicio desde abajo. Después los circuitos pudieron ser retirados y puestos en contacto con un dispositivo parecido a un sello.
Una vez que el circuito ha sido depositado sobre un sustrato, se introduce en un material epóxico resistente al agua y fotocurable. El desarrollo de este material fue complicado, puesto que tiene que poseer las mismas propiedades mecánicas que el circuito para poder doblarse con él, aunque también tiene que ser lo suficientemente resistente como para evitar cualquier escape, incluso en los puntos donde los electrodos sobresalen. “Probablemente nos llevó medio año desarrollar la receta,” afirma Rogers.
El siguiente paso, según Litt, consiste en añadir una fuente de alimentación al dispositivo para que pueda usarse en implantes crónicos, así como buscar una forma de transmitir los datos de forma inalámbrica. Los investigadores también están desarrollando una versión que puede ser utilizada para realizar ablaciones de tejido de corazón dañado a través del calentamiento localizado.
“Es un avance muy impresionante dentro de la creación de mapas eléctricos del corazón,” afirma Eric Topol, cardiólogo y director de la Institución de Ciencia Translacional Scripps en La Jolla, Califo ia. Hoy día el procedimiento de ablación medio para la fibrilación arterial tarda unas tres horas como poco. “Este salto dentro de la capacidad de creación de mapas podría reducir y simplificar significativamente estos procedimientos, además de muchas otras intervenciones,” señala.