Investigadores de Harvard desarrollaron una técnica que les permite recrear la disposición helicoidal de las fibras del músculo cardíaco dentro de los ventrículos del corazón en una construcción de bioingeniería. El avance podría allanar el camino para los corazones artificiales fabricados mediante bioingeniería.
Los investigadores utilizaron una técnica llamada Focused Rotary Jet Spinning (FRJS) que les permite depositar pequeñas fibras de polímero en forma helicoidal muy rápidamente. Cuando se siembran con células cardíacas, los ventrículos artificiales resultantes comienzan a latir después de unos días, y los investigadores demostraron que esta disposición da como resultado una mayor fracción de eyección y una señalización eléctrica más rápida en comparación con las fibras circunferenciales. Los resultados resaltan la importancia de considerar las estructuras naturales lo más detalladamente posible al crear construcciones de bioingeniería, ya que cientos de millones de años de evolución han dado como resultado que nuestros órganos hagan su trabajo de manera bastante eficiente.
Los científicos notaron la disposición helicoidal de las fibras ventriculares del corazón hace siglos, y en la década de 1960 un investigador llamado Edward Sallin planteó la hipótesis de que esto hacía que el corazón bombeara mejor la sangre, pero hasta ahora nadie podía probarlo. "Desde 2003, nuestro grupo ha trabajado para comprender las relaciones estructura-función del corazón y cómo la enfermedad compromete patológicamente estas relaciones", dijo Kit Parker, investigador involucrado en el estudio. “En este caso, volvimos a abordar una observación nunca probada sobre la estructura helicoidal de la arquitectura laminar del corazón. Afortunadamente, el profesor Sallin publicó una predicción teórica hace más de medio siglo y pudimos construir una nueva plataforma de fabricación que nos permitió probar su hipótesis y abordar esta pregunta centenaria”.
Para crear las estructuras artificiales, los investigadores utilizaron una nueva técnica llamada Focused Rotary Jet Spinning (FRJS), que se asemeja a la forma en que se fabrica el algodón de azúcar. Una solución de polímero líquido se extruye de un depósito y comienza a solidificarse rápidamente en el aire. Un chorro de aire dirige el polímero en el aire y se deposita en un colector giratorio. Al cambiar el ángulo del colector, los investigadores pudieron crear fácilmente una estructura helicoidal con las fibras de polímero.
En este contexto, la técnica es muy rápida en comparación con otros enfoques de fabricación aditiva, como la impresión 3D. A una escala de un solo micrón, FRJS podría recrear los componentes de colágeno de un corazón humano en aproximadamente un día, mientras que se necesitarían más de 100 años para lograr lo mismo con los métodos de impresión 3D existentes.
Curiosamente, los investigadores de Harvard pudieron confirmar la hipótesis de que las fibras helicoidales contribuyen a la capacidad del corazón para bombear sangre de manera eficiente. Cuando se les sembraron células cardíacas, los ventrículos alineados helicoidalmente comenzaron a latir, y los investigadores confirmaron que superaban a los ventrículos con fibras alineadas circunferencialmente en su fracción de eyección, velocidad de señalización eléctrica y deformación ventricular.
Vea un vídeo sobre la tecnología a continuación.
Estudio científico : Recreación de la relación estructura-función helicoidal del corazón con giro de chorro giratorio enfocado
Vía: Harvard
