Investigadores de la Universidad Técnica de Munich en Alemania han desarrollado una técnica para crear estructuras de válvulas cardíacas que pueden imitar las propiedades mecánicas variables de las reales. Los investigadores utilizaron un método llamado electroescritura en fusión para crear patrones complejos y variables en los andamios fibrosos, lo que les permitió imitar la estructura y las propiedades mecánicas de las válvulas cardíacas. La técnica consiste en calentar un polímero y luego extruir el material fundido a través de un cabezal de impresión para formar fibras muy finas sobre una superficie en movimiento. Los investigadores esperan que la técnica pueda conducir a implantes de válvulas cardíacas que alienten a las propias células del paciente a poblarse y crecer en su interior.
Actualmente, las válvulas cardíacas enfermas son difíciles de reparar o reemplazar, especialmente en niños, y los investigadores han estado intentando desarrollar alternativas de biomateriales durante algún tiempo. Sin embargo, parte del desafío reside en las propiedades mecánicas variables de las válvulas, que tienen una estructura heterogénea. Simplemente formar una forma de válvula usando un biomaterial homogéneo no imita con precisión la rigidez y flexibilidad variables de las válvulas cardíacas reales, y en un tejido altamente dinámico como el corazón, esta falta de coincidencia podría afectar significativamente su funcionalidad.
Los investigadores detrás de este último estudio han intentado imitar estas propiedades biomecánicas variables en sus estructuras de biomateriales. "Nuestro objetivo es diseñar válvulas cardíacas bioinspiradas que apoyen la formación de nuevo tejido funcional en los pacientes", dijo Petra Mela, una de las principales desarrolladoras de la nueva técnica. “Los niños se beneficiarían especialmente de esta solución, ya que las válvulas cardíacas actuales no crecen con el paciente y, por lo tanto, deben ser reemplazadas a lo largo de los años en múltiples cirugías. Nuestras válvulas cardíacas, por el contrario, imitan la complejidad de las válvulas cardíacas nativas y están diseñadas para permitir que las propias células del paciente se infiltren en la estructura”.
El proceso de electroescritura en fusión implica la aplicación de alto voltaje mientras el chorro de polímero derretido se extruye sobre la superficie inferior. Esto ayuda a estabilizar el chorro de polímero, lo que da como resultado un proceso de impresión más predecible, y también reduce significativamente el diámetro del chorro porque lo atrae hacia la superficie inferior. Las fibras resultantes son, por tanto, muy estrechas, con un diámetro de cinco a cincuenta micrómetros.
Este fino control de las fibras impresas permite a los investigadores crear patrones elaborados, lo que les ayuda a modificar las propiedades mecánicas en diferentes regiones de la estructura impresa. Una computadora controla el movimiento de la estructura durante la impresión y el usuario puede diseñar los patrones usando el sistema informático antes de imprimir.
En un giro interesante, los investigadores también experimentaron impregnando el polímero con nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro, lo que permite observar y monitorear los armazones resultantes mediante resonancia magnética después de la implantación.
Estudio en materiales funcionales avanzados : andamios tubulares espacialmente heterogéneos para la ingeniería de tejidos de válvulas cardíacas in situ mediante electroescritura fundida