Los científicos dicen que este 'algodón

Jan 03, 2024

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En un avance novedoso, los científicos han inventado una técnica rentable para crear válvulas cardíacas en cuestión de minutos. Sorprendentemente, estas válvulas cardíacas estaban listas para funcionar inmediatamente después de insertarlas en las ovejas.

El equipo de investigadores ha llamado a esta técnica "Focused Rotary Jet Spinning", similar a una máquina de algodón de azúcar respaldada por un secador de pelo. A pesar de la necesidad de una investigación in vivo más extensa para evaluar la longevidad de estas válvulas, han regulado con éxito el flujo sanguíneo en ovejas durante una hora.

Este prototipo pionero se acaba de publicar en la revista Matter.

"Las dos grandes ventajas de nuestro método son la velocidad y la fidelidad espacial", explica el primer autor Michael Peters. "Podemos crear fibras realmente pequeñas, a nanoescala, que imitan la matriz extracelular en la que las células de las válvulas cardíacas están acostumbradas a vivir y crecer en su interior, y podemos hacer girar válvulas completas en cuestión de minutos, en contraste con las tecnologías disponibles actualmente que pueden tomar semanas o meses para hacer".

La composición de las válvulas cardíacas pulmonares consta de tres aletas o valvas semi superpuestas que fluctúan con cada pulsación del corazón. Estos folletos juegan un papel crucial para garantizar el flujo sanguíneo unidireccional dentro del corazón. Se abren por completo con cada latido del corazón, facilitando el flujo de sangre hacia adelante y luego se cierran por completo para evitar cualquier flujo hacia atrás.

Para crear las válvulas, los investigadores utilizan chorros de aire para dirigir el polímero líquido hacia un marco con forma de válvula, lo que da como resultado una malla de fibras microscópicas sin costuras.

Estas válvulas son intencionalmente temporales y regenerativas. Ofrecen una base porosa que permite la infiltración y acumulación celular. A medida que el polímero se descompone naturalmente, las células lo reemplazan progresivamente.

"Las células operan a escala nanométrica, y la impresión 3D no puede llegar a ese nivel, pero el giro de chorro rotatorio enfocado puede poner señales espaciales a escala nanométrica allí, de modo que cuando las células se arrastran hacia ese andamio, se sienten como si estuvieran en una válvula cardíaca, no en un andamio sintético", agrega el autor principal Kit Parker. "Hay un cierto engaño que está involucrado".

El grupo examinó la durabilidad, la flexibilidad y las capacidades recurrentes de apertura y cierre de las válvulas. Emplearon un duplicador de pulsos, un dispositivo que imita el latido rítmico del corazón, para llevar a cabo estas pruebas.

"Una válvula cardíaca normal funciona durante miles de millones de ciclos a lo largo de la vida, por lo que están constantemente tirando, estirando y estimulando", agrega Peters. "Tienen que ser muy elásticos y mantener su forma a pesar de estos estímulos mecánicos, y también tienen que ser lo suficientemente fuertes como para soportar las contrapresiones de la sangre que intenta fluir hacia atrás".

Además, cultivaron células cardíacas en las válvulas para evaluar su compatibilidad con los sistemas biológicos y determinar la eficacia de la infiltración celular en las estructuras de andamiaje.

"Las válvulas están en contacto directo con la sangre, por lo que debemos verificar que el material no provoque trombosis u obstrucción de los vasos sanguíneos", agrega la primera autora Sarah Motta.

A continuación, examinaron la eficacia inmediata de estas válvulas en ovejas, que constituyen un excelente modelo animal por varias razones. La dinámica dentro de los corazones de las ovejas y los humanos es bastante similar, y el corazón de las ovejas representa un entorno desafiante para las válvulas cardíacas debido al rápido metabolismo del calcio de la especie, que puede aumentar la probabilidad de formación de depósitos de calcio, un problema común en los receptores de válvulas cardíacas. .

El equipo implantó con éxito estas válvulas en dos ovejas y evaluó su posicionamiento y rendimiento mediante ultrasonidos durante una hora. Ambas válvulas implantadas funcionaron instantáneamente; sin embargo, una válvula en una oveja se dislocó después de un tiempo, lo que los investigadores sospechan que se debió a un desajuste de tamaño. La válvula de la segunda oveja mostró un rendimiento satisfactorio durante una hora, y un estudio post-mortem no reveló complicaciones como rupturas o formación de coágulos de sangre. También se observó que las células ya habían comenzado a infiltrarse y adherirse a la válvula.

En el futuro, el equipo tiene la intención de realizar pruebas más exhaustivas del rendimiento de la válvula durante períodos prolongados y en un mayor número de ovejas.

"Queremos ver qué tan bien funcionan nuestras válvulas en la escala de semanas a meses, y qué tan efectiva y rápidamente las células y los tejidos de las ovejas están remodelando el andamio", agrega Peters.

"Desarrollar algo que vaya a entrar en un paciente humano es un trabajo largo, y debería ser largo", añade Parker. "Tienes que hacer muchos animales antes de poner algo en un humano".

Crédito de la imagen: Getty