Un nuevo tipo de parche cardíaco de ingeniería tisular podría no solo sellar áreas defectuosas del corazón, como se ha hecho hasta ahora, sino también curarlas. Un equipo interdisciplinario dirigido por la ETH de Zúrich ha implantado con éxito el parche en animales.
En resumen
- Investigadores de la ETH de Zúrich han desarrollado un parche cardíaco impreso en 3D diseñado para adaptarse a las propiedades mecánicas del corazón y soportar la presión sanguínea interna.
- El parche estimula la reparación del tejido a través de una combinación de una malla de sellado, una capa de soporte estructural y un hidrogel que contiene células cardíacas.
- Este enfoque podría permitir reforzar las zonas dañadas del corazón después de un infarto y conducir gradualmente a su regeneración completa.
Tras un infarto, se interrumpe el flujo sanguíneo al corazón y la consiguiente falta de oxígeno puede causar daño cardíaco. En casos graves, la pared cardíaca puede romperse, lo que requiere intervención quirúrgica inmediata. Hoy en día, se utilizan parches de pericardio bovino para reparar estos defectos cardíacos gracias a su estabilidad, permeabilidad y facilidad de implantación.
Un equipo de investigación interdisciplinario de la ETH de Zúrich y el Hospital Universitario de Zúrich, dirigido por los profesores Robert Katzschmann y Omer Dzemali, ha desarrollado un novedoso parche cardíaco tridimensional para implantación intraventricular. El equipo acaba de presentarlo en la revista científica Advanced Materials .
No sólo para sellar sino también para sanar
Los parches de pericardio bovino que se utilizan actualmente, abreviados como BPP, presentan importantes desventajas. No solo son biológicamente inertes, lo que significa que permanecen como cuerpos extraños en el corazón y no se descomponen, sino que también pueden causar reacciones indeseadas como calcificación, trombosis o inflamación. «Los parches cardíacos tradicionales no se integran en el tejido cardíaco y permanecen permanentemente en el organismo. Queríamos solucionar este problema con nuestro parche, que se integra en el tejido cardíaco existente», explica Lewis Jones, autor principal del estudio.
El “RCPatch” (Reinforced Cardiac Patch) podría convertirse en una alternativa a largo plazo a los parches convencionales hechos de pericardio bovino: “Nuestro objetivo era desarrollar un parche que no solo cerrara un defecto, sino que también ayudara a repararlo por completo”, explica Katzschmann.
- Tres perspectivas de un modelo de andamio de soporte (arriba) e impreso (abajo). (Imagen: Laboratorio de Robótica Suave / ETH Zúrich)
- Estructura de rejilla antes y después de su implantación en el tejido cardíaco. (Imagen: Laboratorio de Robótica Suave / ETH Zúrich)
- El gráfico muestra la estructura del RCPatch. (Ilustración: Laboratorio de Robótica Suave / ETH Zúrich)
- El andamio de soporte se implanta en el defecto cardíaco y se cubre con la malla. (Imagen: Soft Robotics Lab / ETH Zurich)
Un parche, tres componentes
El nuevo RCPatch presenta ventajas significativas sobre el pericardio bovino, ya que consta de tres partes: una malla fina que sella el daño, un andamio impreso en 3D para estabilidad y un hidrogel con células musculares cardíacas. El andamio tiene una estructura reticular compuesta por un polímero degradable, que los investigadores producen en una impresora 3D. «El andamio es lo suficientemente estable y puede rellenarse con un hidrogel con células vivas», explica Jones.
Los investigadores de la ETH combinaron la estructura reticular con una malla fina para facilitar su fijación al corazón. Katzschmann y su equipo enriquecieron esta malla con el mismo hidrogel. Esto permite que el RCPatch se integre en el tejido circundante y crezca junto con las células musculares cardíacas. «La gran ventaja es que el andamiaje se degrada por completo una vez que las células se han integrado en el tejido. Esto significa que no quedan cuerpos extraños», explica Jones. La combinación de los tres componentes da como resultado un parche cardíaco denso y fácil de usar, compuesto en parte por células vivas.
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La ETH de Zúrich desarrolla un innovador parche cardíaco (Video: Nicole Davidson / Soft Robotics Lab)
Pruebas iniciales en el corazón
Un experimento inicial con animales demostró la capacidad del parche para implantarse con éxito y soportar la alta presión cardíaca. Los investigadores lograron prevenir hemorragias y restaurar la función cardíaca. En pruebas preclínicas en modelos porcinos, el RCPatch se utilizó para cerrar un defecto artificial en el ventrículo izquierdo. «Logramos demostrar que el parche conserva su integridad estructural incluso bajo presión arterial real», afirma Katzschmann.
De este modo, el grupo de investigación ha sentado unas bases prometedoras para el desarrollo de un parche cardíaco reforzado mecánicamente y diseñado mediante ingeniería tisular, apto para su implantación en humanos. A largo plazo, el RCPatch está diseñado no solo para reparar, sino también para regenerar el daño miocárdico, logrando así la curación del corazón. En el siguiente paso, los investigadores aspiran a seguir desarrollando el material e investigar su estabilidad en estudios a largo plazo con animales.
Referencias
Lewis S. Jones et al. Impresión 3D volumétrica y electroescritura por fusión para la fabricación de parches implantables de tejido cardíaco reforzado, Advanced Materials . DOI: página externa10.1002/adma.202504765
ETH Zürich News. D. L. Traducido al español
