Parche cardíaco podría limitar daño muscular tras ataque al corazón

18 de abril de 2019

Un equipo internacional de investigadores diseñó un nuevo tipo de parche adhesivo que se puede colocar directamente en el corazón y que algún día permitiría reducir el estiramiento del músculo cardíaco que suele ocurrir después de un ataque cardíaco.

El parche, hecho de un material de hidrogel a base de agua, se desarrolló utilizando simulaciones por computadora de la función cardíaca para ajustar las propiedades mecánicas del material. Un estudio en ratas mostró que el parche era eficaz para prevenir la remodelación del ventrículo izquierdo, un estiramiento del músculo cardíaco que es común después de un ataque cardíaco y puede reducir la función de la cámara de bombeo principal del corazón. La investigación también demostró que el parche optimizado por computadora superó a los parches cuyas propiedades mecánicas se habían seleccionado sobre una base ad hoc.

El estudio, publicado en la revista Nature Biomedical Engineering, fue una colaboración entre investigadores de modelado computacional y mecánicos de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Brown (Estados Unidos), investigadores de cardiología de la Universidad de Fudan (China) y científicos de materiales de la Universidad de Soochow (China).

«Parte de la razón por la cual es difícil que el corazón se recupere después de un ataque cardíaco es porque tiene que seguir bombeando«, dijo Huajian Gao, profesor de ingeniería en Brown y coautor del artículo. «La idea aquí es otorgar soporte mecánico para el tejido dañado, lo que esperamos le dé la oportunidad de curarse«.

Investigaciones previas habían demostrado que los parches mecánicos podrían ser efectivos, pero nadie había investigado cuáles serían las propiedades mecánicas óptimas de dicho parche. Como resultado, el grosor y la rigidez de los posibles parches varían ampliamente. Y obtener esas propiedades correctas es importante, señaló Gao.

«Si el material es demasiado duro o rígido, podría limitar el movimiento del corazón para que no se expanda al volumen que necesita«, comentó. «Pero si el material es demasiado blando, entonces no aportaría suficiente apoyo. Así que necesitamos algunos principios mecánicos para guiarnos«.

Para desarrollar esos principios, los investigadores desarrollaron un modelo informático de un corazón que latía, el cual capturaba la dinámica mecánica tanto del corazón como del parche cuando se fijaba al exterior del órgano. Yue Liu, un estudiante egresado de Brown que dirigió el trabajo de modelado, mencionó que el modelo tenía dos componentes clave.

«Una parte fue modelar la función normal del corazón: la expansión y la contracción«, indicó Liu. «Luego aplicamos nuestro parche en el exterior para observar cómo influía en esa función, a fin de asegurarnos de que el parche no limitaba el corazón. La segunda parte fue modelar la forma en la que se remodela el corazón después de un infarto al miocardio, para que luego pudiéramos observar cuánto soporte mecánico era necesario para prevenir dicho proceso«.

Con tales propiedades a la mano, el equipo recurrió al laboratorio de biomateriales del doctor Lei Yang, también egresado de Brown y profesor en la Universidad de Soochow y en la Universidad de Tecnología de Hebei, en China. Yang y su equipo desarrollaron un material de hidrogel hecho de almidón de origen alimentario que podría coincidir con las propiedades del modelo. La clave del material es que es viscoelástico, lo que significa que combina propiedades fluidas y sólidas. Posee propiedades de fluidos hasta una cierta cantidad de estrés, momento en el cual se solidifica y se vuelve más rígido. Esto hace que el material sea ideal tanto para acomodar el movimiento del corazón como para brindar el apoyo necesario, explicaron los investigadores.

El material también es barato (un parche cuesta menos de un centavo, aseguraron los investigadores) y es fácil de hacer, y los experimentos demostraron que no es tóxico. El estudio con roedores finalmente demostró que fue eficaz para reducir el daño posterior al ataque cardíaco.

«El parche aportó soportes mecánicos casi óptimos después del infarto de miocardio (es decir, muerte masiva de cardiomiocitos)«, subrayó Ning Sun, investigador de cardiología en la Universidad de Fudan y coautor del estudio. «[Se] mantuvo un mejor gasto cardíaco y, por lo tanto, redujo en gran medida la sobrecarga de los cardiomiocitos restantes y la remodelación cardíaca adversa«.

Los marcadores bioquímicos mostraron que el parche redujo la muerte celular, la acumulación de tejido cicatricial y el estrés oxidativo en el tejido dañado por un ataque cardíaco.

Los investigadores advierten que se requieren más pruebas, pero los resultados iniciales son prometedores para un uso eventual en ensayos clínicos en humanos.

«Queda por verse si funcionará en humanos, pero es muy prometedor«, enfatizó Gao. «No vemos ninguna razón en este momento para que no funcione«.

https://salud.carlosslim.org/parche-cardiaco-podria-limitar-dano-muscular-tras-ataque-al-corazon/

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