Teletransporte de ondas espirais pode desfibrilar corações e parar arritmias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/07/2022

Exemplo de terminação instantânea da fibrilação (múltiplas ondas espirais) pelo estímulo que teletransporta todos os pares de ondas espirais para a aniquilação.
[Imagem: Noah DeTal et al. - 10.1073/pnas.2117568119]

Desfibrilação

O coração é um órgão bioelétrico, no qual pulsos elétricos precisos, mas que se ajustam dinamicamente, dão sustentação à nossa vida.

Mas tudo muda quando essa atividade elétrica se descontrola, gerando uma onda em espiral: Uma onda espiral cria taquicardia - uma frequência cardíaca muito rápida - e várias espirais causam um estado de contração desorganizada, conhecido como fibrilação.

Isso hoje é resolvido com um superpulso, um disparo elétrico drástico, quando 300 joules de energia são disparados de uma só vez por um desfibrilador. O problema é que esse disparo energiza não apenas as células do coração, mas todo o corpo, tornando o tratamento extremamente doloroso para o paciente e, não raro, danificando muitas células cardíacas.

Agora, um novo entendimento de como essas ondas espirais surgem pode levar a tratamentos muito mais suaves e sem efeitos colaterais.

"Ainda não tínhamos uma compreensão clara de como a desfibrilação funcionava. Esta pesquisa explica a energia mínima necessária para realmente encerrar uma arritmia e acredito que esclarece o mecanismo de desfibrilação," disse o professor Flavio Fenton, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA.

Caso típico de uma onda espiral (esquerda) e sua representação em um espaço de fase (direita).
[Imagem: Noah DeTal et al. - 10.1073/pnas.2117568119]

Teletransporte de ondas espirais

Os pesquisadores descobriram que, como as ondas espirais se desenvolvem em pares, elas também devem terminar em pares. Cada onda espiral está conectada a outra espiral indo na direção oposta. Juntar as ondas espirais através de um choque elétrico elimina instantaneamente ambas as ondas.

O passo seguinte consistiu em usar um método matemático para identificar as regiões-chave para uma estimulação por choque elétrico que permite atingir as ondas espirais no momento preciso onde se torna possível anular as duas ondas e desfibrilar o coração.

Esse processo de "matar" as ondas espirais na verdade move ambas, o que fez a equipe batizar seu conceito de "teletransporte".

"Nós o chamamos de teletransporte porque é muito semelhante ao que você vê na ficção científica, onde algo é movido instantaneamente de um lugar para outro," disse Fenton.

De fato, a equipe demonstrou que as ondas espirais podem ser teletransportadas para qualquer lugar do coração. Em particular, as ondas espirais podem ser movidas para que colidam com suas parceiras, o que extingue ambas - para que a desfibrilação ocorra com sucesso, todos os pares de ondas espirais devem ser eliminados dessa maneira.

Dois exemplos de teletransporte de uma onda espiral para um novo local. A linha superior mostra a aplicação de um estímulo uniforme, fazendo a ponta da onda aparecer instantaneamente na nova posição, perto do limite direito, e começando a girar. A linha inferior mostra a aplicação de um estímulo descontínuo, começando perto da espiral original, criando duas novas ondas espirais com quiralidade oposta.
[Imagem: Noah DeTal et al. - 10.1073/pnas.2117568119]

Rumo aos testes

A teoria está toda pronta e modelada, e agora a equipe pretende começar os testes práticos em culturas de células. "O próximo passo é provar experimentalmente que o que fizemos numericamente é possível," disse Fenton.

Mas a equipe já está em contato com cardiologistas, visando o desenvolvimento de métodos de aplicação da técnica que sejam clinicamente viáveis e práticos.

Mais tópicos