INVESTIGACIÓN

Más cerca de la biofabricación de órganos

El equipo descubrió que, al inclinar y girar el colector, las fibras del flujo se alineaban y giraban alrededor del colector mientras éste giraba, imitando la estructura helicoidal de los músculos del corazón

Corazón (Foto. Freepik)
Corazón (Foto. Freepik)

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10.09.2022 - 00:05

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Bioingenieros de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) han desarrollado el primer modelo biohíbrido de ventrículos humanos con células cardíacas que laten alineadas helicoidalmente, y han demostrado que la alineación del músculo, de hecho, aumenta drásticamente la cantidad de sangre que el ventrículo puede bombear con cada contracción.

Las enfermedades cardíacas, la principal causa de muerte a nivel mundial, son tan mortales en parte porque el corazón, a diferencia de otros órganos, no puede repararse por sí mismo tras una lesión. Por eso la ingeniería de tejidos, que incluye la fabricación de un corazón humano completo para trasplantes, es tan importante para el futuro de la medicina cardíaca.[banner-DFP_1]

Para construir un corazón humano desde cero, los investigadores tienen que reproducir las estructuras únicas que componen el corazón. Esto incluye recrear las geometrías helicoidales, que crean un movimiento de torsión cuando el corazón late.

Desde hace mucho tiempo se ha sugerido que este movimiento de torsión es fundamental para el bombeo de sangre a grandes volúmenes, pero ha sido difícil demostrarlo, en parte porque crear corazones con diferentes geometrías y alineaciones ha sido un reto.

El equipo descubrió que, al inclinar y girar el colector, las fibras del flujo se alineaban y giraban alrededor del colector mientras éste giraba, imitando la estructura helicoidal de los músculos del corazón

Este avance fue posible gracias a un nuevo método de fabricación textil aditiva, el Focused Rotary Jet Spinning (FRJS), que permitió la fabricación de alto rendimiento de fibras alineadas helicoidalmente con diámetros que van desde varios micrómetros a cientos de nanómetros. Estas fibras FRJS dirigen la alineación de las células, lo que permite la formación de estructuras controladas de ingeniería de tejidos.[banner-DFP_4]

"Este trabajo supone un gran paso adelante en la biofabricación de órganos y nos acerca a nuestro objetivo final de construir un corazón humano para trasplante", afirma Kit Parker, autor principal del artículo, que se ha publicado en la revista científica 'Science'.

Este trabajo tiene sus raíces en un misterio de hace siglos. En 1669, el médico inglés Richard Lower, un hombre que contaba con John Locke entre sus colegas y el rey Carlos II entre sus pacientes, observó por primera vez la disposición en espiral de los músculos del corazón en su obra fundamental Tractatus de Corde.

En 1969, Edward Sallin, antiguo director del Departamento de Biomatemáticas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Alabama Birmingham, argumentó que la alineación helicoidal del corazón es fundamental para conseguir grandes fracciones de eyección, es decir, el porcentaje de sangre que el ventrículo bombea con cada contracción.

"Nuestro objetivo era construir un modelo en el que pudiéramos poner a prueba la hipótesis de Sallin y estudiar la importancia relativa de la estructura helicoidal del corazón", explica John Zimmerman, cofundador del artículo.

SISTEMA FRJS

Para comprobar la teoría de Sallin, los investigadores utilizaron el sistema FRJS para controlar la alineación de las fibras hiladas sobre las que podían cultivar células cardíacas.

El primer paso del FRJS funciona como una máquina de algodón de azúcar: se carga una solución polimérica líquida en un depósito y se empuja hacia fuera a través de una pequeña abertura por la fuerza centrífuga mientras el dispositivo gira.

Cuando la solución sale del depósito, el disolvente se evapora y los polímeros se solidifican para formar fibras. A continuación, una corriente de aire focalizada controla la orientación de las fibras cuando se depositan en un colector.

El equipo descubrió que, al inclinar y girar el colector, las fibras del flujo se alineaban y giraban alrededor del colector mientras éste giraba, imitando la estructura helicoidal de los músculos del corazón.

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