Il pericardio artificiale elettronico per salvare il nostro cuore con uno smartphone

faccia stampata 3dCome Iron Man: il nostro cuore sarà controllato (e curato) con un device
Il «pericardio artificiale elettronico» permette diagnosi e defibrillazione salvavita con un‘app su smartphone o tablet. Prototipo sperimentato, pronto tra 10 anni

Iron Man, il supereroe dei fumetti più noto alle nuove generazioni per la versione cinematografica, ha un bioreattore nucleare al posto del cuore. Fantascienza, anche perché ipotesi complicata e ideologicamente da tempo «vecchia». Quello che invece da impossibile sembra oggi possibile è una rete di microchip che avvolgendo il cuore presto segnerà un’incredibile evoluzione elettronica ed elettromagnetica della nostra pompa biologica. Come il motore a scoppio di un’auto è oggi diventato un insieme di sensori e di self control elettronici, con un «cervello» aggiuntivo collocato nella centralina, così tra 10-15 anni il nostro cuore sarà visitabile tramite uno smartphone, controllabile nelle funzioni con immagini video in tre dimensioni, curabile tramite piccoli impulsi elettromagnetici solo là dove serve, fino a una rianimazione (defibrillazione) tanto soft quanto efficace via wireless. Il tutto già fatto e sperimentato in laboratorio, e che ora andrà valutato sotto tutti gli aspetti prima di un’approvazione per il suo utilizzo sull’uomo.
Un merletto d’oro che salva il cuore
Occorreranno dieci anni minimo secondo gli inventori della «cuffia cardio-biotech». Sono ricercatori americani: John Rogers, dell’Illinois University a Urbana-Champaign, e Igor Efimov, della Washington University in St. Louis. Le loro specialità: l’imaging a risonanza magnetica (Mri, o Irm), la Tac «intelligente», i modelli in 3D sviluppati dai dati di imaging raccolti. Con queste basi, e scambiandosi idee via mail e davanti a una birra, hanno sviluppato il nuovo rivoluzionario device cardiaco fino alla prova sul campo. Un gadget d’oro per fermare gli attacchi di cuore con uno smartphone. O per fare una rapida e precisa diagnosi, come fanno oggi i meccanici collegando il computer alla scatola nera della centralina dell’auto che come una ragnatela controlla ogni componente meccanica. Analisi in camice bianco senza più doversi sporcare le mani di grasso. Rogers e Efimov sono arrivati a stampare un modello 3D per ottenere un manicotto di rete metallica da impiantare nel torace del paziente. Un merletto d’oro (un pericardio elettronico) che avvolge dolcemente l’intero muscolo, cosparso di microchip così come piccole pietre preziose. Un merletto capace, per ora, di rilevare aritmie, erogare scariche elettriche correttive. In definitiva, salvare vite umane. In un’evoluzione successiva si potrebbe pensare di renderlo in grado di trasmettere dall’interno immagini e dati sul funzionamento della macchina cuore.
La diagnosi con micro-sensori e algoritmi
Defibrillatori impiantabili e pacemaker sono disponibili sin dagli anni ‘70, via via trasformati da ingombranti strumenti di sopravvivenza a terapie super-semplificate. Oggi, i migliori defibrillatori impiantabili determinano se il cuore del paziente ha bisogno di una scarica elettrica analizzando i dati raccolti da due o tre elettrodi. La soluzione di Efimov e Rogers di elettrodi, meglio dire micro-sensori, ne mette a disposizione oltre 30. Questi punti di contatto ben distanziati, combinati con algoritmi per il rilevamento dei problemi cardiaci, forniscono una visione ad alta definizione dell’attività del cuore e possono continuamente regolarlo con precisione millimetrica e con mini impulsi elettrici. Una svolta epocale prevista dagli inventori è quella di limitare gli choc ad alta tensione nel torace, dentro al cuore, a volte per falsi allarmi. Ma le scosse sono vere, oggi di mille volt, non certo piacevoli se non servono. Interpretazioni errate degli attuali apparecchi fanno partire scosse dolorose, che possono spaventare o deprimere i pazienti. Immaginate continue scariche notturne da un apparecchietto in tilt (oggi, gli ultimi modelli, sono corredati apposta di una calamita che li scollega). «Ricevere una scossa di mille volt all’interno del cuore non è certo piacevole», sottolinea Efimov. Con il prototipo di Rogers ed Efimov basta un’app per «riportare in vita» un paziente in arresto, invece delle ormai famose piastre che appoggiate sul torace sprigionano scariche elettriche. Di più. Medici e pazienti avranno in tempo reale un tale flusso di dati dal cuore che, appena un decennio fa, si sarebbe potuto ottenere soltanto in laboratori dotati di milioni di dollari di attrezzature.
Dispositivi su misura per ogni paziente
Altra evoluzione allo studio: il dispositivo su misura. Ogni paziente il suo, come un vestito di alta sartoria. L’attuale approccio «taglia unica», infatti, è limitante negli adulti e rende le procedure difficoltose se non impossibili nei pazienti pediatrici. «I grandi elettrodi per adulti non possono essere impiantati in un bambino», spiega Efimov . Come fare? «Oggi è possibile eseguire la scansione di un paziente, estrarre la geometria 3D del suo cuore, creare degli stampi utilizzando la stampa 3D, e produrre un dispositivo su misura per quel paziente». Facile a parole, più complicato da realizzare in pratica. Ma possibile. A proposito di prevenzione e diagnostica, oggi con questa «retina» che aumenta il numero di sensori di dieci volte si possono controllare costantemente il metabolismo del cuore, i livelli di pH (acidità) nel sangue e la temperatura corporea. A parte ritmo e contrattilità. «Queste misurazioni possono contribuire ad avvisare dell’insorgere di un attacco di cuore o di un episodio ischemico, in quanto possono precedere le sensazioni fisiche», dice Rogers. E la fonte di energia? L’idea è che sia lo stesso cuore ad alimentare il dispositivo. I progettisti stanno sperimentando «protocolli di energia racimolata»: tecnologia piezoelettrica o reazioni chimiche per catturare e riutilizzare l’energia dal battito cardiaco. I tempi, comunque, sono ancora lunghi. Solo coniglietti e cadaveri potranno beneficiarne nel breve termine. I materiali devono essere testati dal punto di vista meccanico e funzionale. E di durata. Pacemaker e altri dispositivi medici impiantabili devono durare per un decennio o più, questo «pericardio artificiale elettronico» dovrebbe resistere almeno per lo stesso tempo, se non per periodi doppi. Si devono, quindi, effettuare vaste ricerche di biocompatibilità e sperimentazioni sugli animali e sull’uomo prima di presentare il prodotto per l’approvazione alle autorità regolatorie americane (Fda) ed europee (Ema). La sicurezza è un altro motivo di preoccupazione. Il sistema è costruito sulla connettività wireless, ma lo sviluppo di adeguati livelli di sicurezza sarà una sfida. «Non vogliamo che qualcuno violi il dispositivo e uccida alterando il funzionamento del cuore», conclude Efimov.

di Mario Pappagallo da corriere.it

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