Una piccola capsula che può rilevare il tuo battito cardiaco in ogni momento!

Autore: Shi Xiangqi e Li Chuanfu

Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, anche il campo della medicina ha inaugurato progressi rivoluzionari. Il ricercatore Li Zhou del Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosistemi dell'Accademia cinese delle scienze, il professore associato Liu Zhuo della Facoltà di scienze mediche e ingegneria dell'Università di Beihang e il team del direttore Hua Wei del Centro di aritmia dell'ospedale Fuwai hanno pubblicato sulla rivista Advanced Materials i risultati di una ricerca rivoluzionaria: un sensore a capsula a zero bias, che porta nuove speranze per il monitoraggio e la gestione dell'insufficienza cardiaca cronica.

Panoramica del sensore a capsula per il monitoraggio cardiaco a zero bias Fonte: Advanced Materials

L'insufficienza cardiaca è una sfida globale che colpisce circa 45 milioni di persone in tutto il mondo. Non solo comporta un'enorme pressione fisica e psicologica sui pazienti, ma impone anche un pesante fardello al sistema sanitario e all'economia. Attualmente, sebbene gli ultrasuoni e i dispositivi di monitoraggio ECG multi-derivazione possano fornire importanti parametri della funzionalità cardiaca, non possono garantire un monitoraggio continuo. I pazienti devono recarsi in ospedale per controlli periodici, il che senza dubbio aumenta il consumo di risorse mediche e i disagi per i pazienti.

Per risolvere questo problema, gli scienziati cinesi hanno sviluppato un sensore a capsula per il monitoraggio cardiaco a zero bias, basato sull'effetto triboelettrico. Questo sensore a capsula è in grado di rilevare il rilassamento e la contrazione dei ventricoli. Attraverso l'attività cardiaca, genera segnali elettrici provocando un attrito relativo nella struttura interna del dispositivo. Riflette direttamente e in situ i cambiamenti nell'attività meccanica del cuore, ottenendo così un monitoraggio e una valutazione continui della contrattilità cardiaca.

Il materiale del nucleo del sensore a capsula a polarizzazione zero utilizza un metodo di nano-autoassorbimento per aumentare la densità di carica, migliorando significativamente le prestazioni di conversione forza-elettricità del dispositivo a effetto triboelettrico. L'applicazione di questo materiale garantisce il raggiungimento della miniaturizzazione del dispositivo e di un'uscita elettrica coordinata ad alte prestazioni.

I ricercatori hanno verificato che il sensore soddisfaceva i requisiti per l'impianto in vivo attraverso esperimenti di biocompatibilità in vitro e hanno impiantato con successo il sensore a capsula zero-bias nel ventricolo destro di un modello di maiale. I risultati sperimentali dimostrano che il sensore a capsula a polarizzazione zero riesce a catturare con successo l'aumento e la diminuzione della contrattilità cardiaca e che anche piccoli spostamenti possono generare segnali elettrici sufficienti a soddisfare le reali esigenze del monitoraggio in vivo.

L'avvento del sensore a capsula a polarizzazione zero non solo consente di monitorare i cambiamenti nella contrattilità cardiaca, ma anche di rilevare cambiamenti anomali nella contrattilità cardiaca locale causati da aritmie, come battiti ventricolari prematuri e tachicardia ventricolare. Questi segnali possono essere trasmessi in modalità wireless ai terminali mobili per consentire il monitoraggio e l'analisi in tempo reale dello stato del cuore, offrendo ai medici un potente strumento per diagnosticare e intervenire precocemente nei pazienti affetti da insufficienza cardiaca.

Con il continuo progresso della tecnologia, possiamo aspettarci che tecnologie innovative come i sensori a capsula senza distorsione porteranno più speranza e una migliore qualità della vita ai pazienti cardiaci. Attendiamo con ansia ulteriori progressi nel campo medico per salvaguardare la salute umana.