Científicos han desarrollado una asombrosa réplica de un corazón en miniatura

Replica de corazón en miniatura. A la izquierda se puede observar la cámara de la miniPUMP que late gracias a la contracción de las células cardiácas. A la izquiera se observa la expulsión del líquido tras el latido de la cámara. Tomado de Universidad de Boston que refieren a: Michas et al., Sci. Adv.,8, 2022. Todos los créditos a los autores correspondientes.

 

Lo que observas en la imagen de cabecera es una replica en miniatura de una válvula del corazón humano con una dimensión de 3 cm2, como lo puedes visualizar, tiene la capacidad contráctil de bombear un líquido (agua), que mimetiza la sangre en nuestro corazón, y con lo cual se puede tener una simulación de los latidos de este órgano que permiten bombear sangre en todo nuestro organismo.

Esto es un desarrollo asombroso que fue publicado recientemente en un artículo en Science Advances y difundido también en la página oficial de la Universidad de Boston a la que pertenecen los investigadores y creadores. El grupo está formado por ingenieros, biólogos y genéticas que en conjunto crearon esta espectacular replica en miniatura del corazón a la cual denominaron “miniPUMP”.

Aunque este no es el primer prototipo de “corazón artificial” cuyo objetivo es utilizarlo para realizar investigaciones más reales en este órgano, uno de los autores del proyecto indica que «No creemos que los métodos anteriores de estudio del tejido cardíaco capturen la forma en que el músculo respondería en su cuerpo. Esto nos da la primera oportunidad de construir algo que mecánicamente es más similar a lo que creemos que el corazón realmente está experimentando, es un gran paso adelante».

La aplicación de los conocimientos en nanotecnología e ingeniería de tejidos permitieron darle la estructura y el diseño necesario a miniPUMP para que las células propias del corazón mantuvieran su función y le dieran vida al material inerte. De esta manera, la composición del corazón en miniatura es capaz de mimetizar con gran precisión una cámara cardíaca en cuanto a función y estructura contemplando en esencia dos componentes: células del corazón y piezas de acrílico.

Para el primer componente mencionado la ingeniería de tejidos, de manera general, toma células de humano especializadas que pueden ser, por ejemplo, de la piel para inducirlas a reprogramación celular y obtener células madre que tienen la capacidad de “convertirse” posteriormente en cualquier célula especializada del organismo, como en los cardiomiocitos, células musculares del corazón que permite, tanto en nuestro sistema como en miniPUMP, la contracción del corazón para el bombeo de sangre.

Por su parte, la nanotecnología hizo su magia al organizar una estructura que le permite a los cardiomiocitos generar las contracciones sin que le oponga resistencia o perturbe el movimiento propio de las células. Para lograr este objetivo se determinó que la replica debía hacerse en miniatura, ya que, a esta escala, los materiales ocupados permitirían la flexibilidad deseada para simular las contracciones en el corazón a la vez que se condecía el paso del líquido que imitara a la sangre.

Como se describió, la estructura tiene dimensiones de 3 cm2 con lo cual indican los autores que «muchos de los componentes de la miniPUMP se miden en micrones, más pequeños que una partícula de polvo». De manera general las estructuras se imprimieron en 3D y se componen de válvulas diminutas que tiene la capacidad de abrirse y cerrarse para controlar el flujo del líquido que pasa por pequeños tubos, simulando las válvulas cardíacas y vasos sanguíneos.

De esta manera, los autores destacan que todas las piezas encajan para producir las contracciones, movilización del líquido y, en general, el latido de un corazón real mediante una replica en miniatura, siendo un modelo realmente impresionante. Pero ¿Para qué podría servir?

Se espera que la miniPUMP permita realizar un gran número de investigaciones en cuanto al funcionamiento y patologías del corazón con un modelo que se asemeje más al órgano real.  Describen los autores que «el dispositivo podría dar a los investigadores una visión más precisa de cómo funciona el órgano, permitiéndoles rastrear cómo crece el corazón en el embrión, estudiar el impacto de la enfermedad y probar la efectividad potencial y los efectos secundarios de los nuevos tratamientos, todo sin riesgo para pacientes y sin salir de un laboratorio».

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