Fabrican tejido que imita el músculo cardiaco y consiguen latido tras implantarlo en animales

Cuando un ataque al corazón daña el órgano, no tiene fácil solución, pero ahora un equipo de investigadores ha diseñado tejido que imita al músculo cardiaco natural que late, no sólo en un plato de laboratorio, sino también cuando se implanta en animales. Estos expertos presentaron sus resultados en la 247 Reunión Nacional y Exposición de la Sociedad Americana de Química, que se celebra hasta el jueves en Dallas, Estados Unidos.

"La reparación de corazones dañados podría ayudar a millones de personas en el mundo a vivir vidas más largas y saludables", dijo una de las creadoras del tejido, Nasim Annabi, investigadora en biomateriales en la Escuela de Medicina de Harvard, el Hospital Brigham y de Mujeres de Boston y la División de Ciencias de la Salud y Tecnología de Harvard, en Estados Unidos.

En este momento, la mejor opción de tratamiento para los pacientes con daño en el corazón, que puede haber sido causado por insuficiencia cardiaca severa, por ejemplo, es un trasplante de órganos. Pero hay muchos más pacientes en lista de espera para un trasplante que corazones donados, además de que, incluso, si un paciente recibe un corazón nuevo, pueden surgir complicaciones tras el trasplante.

La solución ideal sería reparar de alguna manera el tejido, que puede dañarse con el tiempo cuando se obstruyen las arterias y se deja sin oxígeno a una parte del corazón. Los científicos han estado buscando durante años la mejor opción pero se ha visto truncada por un número de factores que entran en juego cuando se diseña un órgano o un tejido complejo.

Aplicaciones simples, como la creación de piel mediante ingeniería, ya están en uso o probándose en ensayos clínicos, pero la construcción de tejido de un órgano tan complejo como el corazón necesita mucha más investigación y análisis.

Para hacer frente a este desafío y crear tejidos complejos en 3-D, investigadores del Hospital Brigham y de Mujeres y la Escuela Médica de Harvard en Boston y la Universidad de Sydney, en Australia, lograron combinar un nuevo hidrogel elástico con tecnologías de microescala para crear un tejido cardiaco artificial que imita las propiedades mecánicas y biológicas del corazón natural.

"Nuestros corazones son algo más que un montón de células --señala Ali Khademhosseini, de la Escuela de Medicina de Harvard--. Tienen una arquitectura muy organizada". Khademhosseini y Annabi han estado trabajando con proteínas naturales que forman materiales similares a la gelatina llamados hidrogeles.

"La razón de que nos gusten estos materiales es que en muchas formas imitan aspectos de la matriz de nuestro propio cuerpo", argumenta Khademhosseini, quien concreta que son suaves y contienen gran cantidad de agua, al igual que muchos tejidos humanos.

Su equipo ha encontrado que puede sintonizar estos hidrogeles para tener las propiedades químicas, biológicas, mecánicas y eléctricas deseadas para la regeneración de diversos tejidos en el cuerpo, pero detectaron una forma en la que los materiales no se asemejan a los tejidos humanos.

La elasticidad del tejido del corazón juega un papel clave para el funcionamiento apropiado de los músculos del corazón, por ejemplo, para la actividad contráctil durante los latidos. Así, los investigadores desarrollaron una nueva familia de geles utilizando una proteína humana elástica llamada tropoelastina, que proporcionó a los materiales la capacidad de recuperación y resistencia.

Pero la construcción del tejido no consiste sólo en desarrollar los materiales adecuados, por lo que fabricar los hidrogeles adecuados es sólo el primer paso, sirviendo como andamio del tejido. Sobre él, los investigadores hicieron crecer las células del corazón reales.

Para asegurarse de que las células forman la estructura adecuada, el laboratorio de Khademhosseini usó técnicas de impresión y microingeniería 3-D para crear patrones en los geles que persuaden a las células para que crezcan en la forma en la que quieren que lo hagan.

El resultado fue la fabricación de pequeños parches de células del músculo cardiaco cuidadosamente alineados que laten en sincronía dentro de los surcos formados sobre estos sustratos elásticos. Estos hidrogeles elásticos microestampados pueden algún día ser utilizados como parches cardiacos.

El grupo de Khademhosseini está trabajando ahora en pruebas con animales grandes y también está utilizando estos hidrogeles naturales elásticos para la regeneración de otros tejidos, como vasos sanguíneos, músculo esquelético, válvulas del corazón y piel vascularizada.