Diseñan un corazón artificial blando casi igual al original

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Un corazón de silicona que late casi como un corazón humano ha sido diseñado por investigadores del Laboratorio de Materiales Funcionales de ETH. Han probado su funcionamiento en colaboración con colegas del Grupo de Desarrollo de Productos de Zúrich.

Parece un corazón real. Y este es el objetivo del primer corazón artificial completamente blando: imitar el modelo natural lo más cerca posible. El corazón de silicona ha sido desarrollado por Nicholas Cohrs, estudiante de doctorado en el equipo dirigido por Wendelin Stark, profesor de Ingeniería de Materiales Funcionales en ETH Zúrich. El razonamiento por el cual la naturaleza debe usarse como un modelo es claro. Las bombas de sangre usadas actualmente tienen muchas desventajas: sus partes mecánicas son susceptibles a complicaciones mientras el paciente carece de un pulso fisiológico, que suponemos tiene ciertas consecuencias para el paciente. [Si bien también se han llegado a desarrollar robots blandos que ayudan al latido del corazón cuando este aún es viable, como puedes ver en esta historia.]

“Así pues, nuestro objetivo es desarrollar un corazón artificial aproximadamente del mismo tamaño que el del propio paciente y que imite al corazón humano tanto como sea posible en forma y función”, dice Cohrs. Un corazón artificial que funcione bien es una necesidad real: alrededor de 26 millones de personas en todo el mundo sufren de insuficiencia cardíaca, y al mismo tiempo existe una escasez de corazones donantes. Las bombas de sangre artificial ayudan a cubrir el tiempo de espera hasta que un paciente recibe un corazón de un donante o su propio corazón se recupera.

El corazón artificial blando se creó a partir de silicona utilizando mediante impresión en 3D la técnica a la cera perdida; pesa 390 gramos y tiene un volumen de 679 cm3. [Puedes ver algunas de las sorprendentes aplicaciones de la impresión 3D en esta historia, o la impresión de tejidos vivos en esta otra.] “Es un monobloque de silicona con estructura interna compleja”, explica Cohrs. Este corazón artificial tiene un ventrículo derecho y un ventrículo izquierdo, igual que un corazón humano real, aunque no están separados por un tabique sino por una cámara adicional. Esta cámara es inflada y desinflada por el aire presurizado y se requiere para bombear fluido desde las cámaras de sangre, reemplazando así la contracción muscular del corazón humano. [Continúa después del vídeo]

Traducción: Investigadores de ETH han desarrollado un corazón artificial blando hecho de silicona. A diferencia de los corazones artificiales de hoy en día, tiene un tamaño similar al original. El corazón de silicona fue fabricado utilizando una impresora en 3D y pesa unos 390 gramos. Cuenta con ventrículos izquierdo y derecho; como un corazón real. Existe una cámara adicional, que actúa como el músculo del corazón que facilita el bombeado. Los investigadores organizaron un experimento para ver si el corazón funcionaba adecuadamente. El corazón de silicona se comporta muy parecido a como lo hace un corazón real de ser humano. Pero el material solo puede bombear durante unas 3.000 pulsaciones, de momento. Suficiente para una media hora. Tanto ETH Zúrich como el proyecto Zurich Heart continuarán con sus investigaciones pioneras.

Pensando en una nueva dirección

Anastasios Petrou, estudiante de doctorado del Grupo de Desarrollo de Productos de Zúrich, dirigido por el profesor Mirko Meboldt evaluó el rendimiento de este corazón artificial blando. Los jóvenes investigadores acaban de publicar los resultados de los experimentos en la revista científica Artificial Organs.

Demostraron que el corazón artificial blando funciona y se mueve fundamentalmente de manera similar a un corazón humano. Sin embargo, todavía tiene un problema: en la actualidad sólo dura unos 3.000 latidos, lo que corresponde a una vida de entre media hora y tres cuartos de hora. Tras esto, el material ya no puede soportar la deformación. Cohrs explica: “Esto fue simplemente una prueba de factibilidad. Nuestro objetivo no era presentar un corazón listo para la implantación, sino pensar en una nueva dirección para el desarrollo de los corazones artificiales”. Por supuesto, la resistencia a la tracción del material y el rendimiento tendría que ser mejorado significativamente.

Zurich Heart reúne a los investigadores

Cohrs y Petrou se reunieron en el Zurich Heart Project, un proyecto emblemático de Universidad de Medicina de Zúrich que reúne a 20 grupos de investigación de diversas disciplinas e instituciones en Zúrich y Berlín. Parte de la investigación se centra en mejoras en las bombas de sangre existentes, con cuestiones sobre cómo reducir el daño a la sangre inducido de las partes mecánicas de la bomba, mientras que otros exploran membranas extremadamente elásticas o más superficies biocompatibles. Esto se hace en estrecha colaboración con clínicos en Zúrich y Berlín.

Los acalorados intercambios entre los investigadores también ayudaron a este subproyecto de Zurich Heart. Estudiantes de doctorado del Grupo de Desarrollo de Productos de Zurich, que están trabajando en nuevas tecnologías para bombas de sangre, han desarrollado un entorno de pruebas con el que pueden simular el sistema cardiovascular humano. Los investigadores del corazón de silicona hicieron uso de este entorno de pruebas para su proceso de desarrollo que también incluía el uso de un fluido con viscosidad comparable a la de la sangre humana. “Actualmente, nuestro sistema es probablemente uno de los mejores del mundo”, dice orgullosamente Petrou.

Investigar el corazón es una tarea atractiva, y a Cohrs ya Petrou les gustaría permanecer en este campo de investigación. “Como ingeniero mecánico, nunca hubiera pensado que alguna vez tendría un corazón blando en mis manos. Ahora estoy tan fascinado por esta investigación que me gustaría mucho seguir trabajando en el desarrollo de corazones artificiales”, dice Petrou.

Artículo original publicado por el Instituto Federal de Tecnología de Zúrich (ETH Zürich). Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-07-18T15:54:44+00:00