Después de que un paciente sufre un ataque cardíaco, comienza una cascada de eventos que conducen a insuficiencia cardíaca. El daño en el área del corazón donde se bloqueó un vaso sanguíneo conduce al tejido cicatricial. En respuesta a la cicatrización, el corazón se remodelará para compensar.Este proceso a menudo termina en insuficiencia ventricular o valvular.
Un equipo de investigadores espera detener la progresión del ataque cardíaco a la insuficiencia cardíaca con un pequeño dispositivo llamado 'Therepi'. El dispositivo contiene un depósito que se une directamente al tejido cardíaco dañado. Una línea de recarga conecta el depósito a un puertosobre o debajo de la piel del paciente, donde el paciente o un profesional de la salud pueden inyectar terapias.
Un nuevo estudio publicado en Ingeniería biomédica de la naturaleza con la participación de un equipo de investigadores del MIT, la Universidad de Harvard, el Royal College of Surgeons en Irlanda, el Trinity College de Dublín, el Centro de Materiales Avanzados e Investigación de Bioingeniería AMBER y la Universidad Nacional de Irlanda, Galway detalla cómo Therepi se puede utilizar para restaurar la función cardíaca.
"Después de un ataque cardíaco podríamos usar este dispositivo para administrar terapia para evitar que un paciente tenga insuficiencia cardíaca", explica Ellen Roche, coautora del estudio y profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y el Instituto de Medicina del MITIngeniería y Ciencia: "Si el paciente ya tiene algún grado de insuficiencia cardíaca, podemos usar el dispositivo para atenuar la progresión".
Dos de los sistemas más comunes utilizados actualmente para administrar terapias para prevenir la insuficiencia cardíaca son ineficientes e invasivos. En un método, los medicamentos se administran por vía sistémica en lugar de administrarse directamente en el sitio del daño. El volumen de medicamentos utilizado debe serlimitado para evitar efectos secundarios tóxicos y, a menudo, solo una pequeña cantidad llega al tejido cardíaco dañado.
"Desde el punto de vista farmacológico, es un gran problema que se esté inyectando algo que no se queda en el tejido dañado el tiempo suficiente como para marcar la diferencia", dice William Whyte, coautor y candidato a doctoradoen el Trinity College de Dublín y AMBER.
El método alternativo implica un procedimiento invasivo para inyectar terapias directamente en el músculo cardíaco. Dado que se necesitan dosis múltiples, esto requiere múltiples cirugías invasivas.
Therepi aborda los problemas con los métodos actuales de administración de medicamentos mediante la administración de terapias localizadas y no invasivas tantas veces como sea necesario. El reservorio del dispositivo puede implantarse en el corazón en un solo procedimiento quirúrgico.
terapias localizadas a medida
El reservorio tiene un potencial sorprendente para la administración de fármacos. Construido con un polímero a base de gelatina, el reservorio tiene una forma semiesférica con un fondo plano unido al tejido enfermo. El fondo plano consiste en una membrana semipermeable quese puede ajustar para permitir que pasen más medicamentos o materiales más grandes directamente al tejido cardíaco.
"El material que utilizamos para construir el reservorio fue crucial. Lo necesitábamos para que actuara como una esponja para que pudiera retener la terapia exactamente donde la necesita", agrega Whyte. "Eso es difícil de lograr ya que el corazón está apretando constantemente.y en movimiento "
El reservorio brinda una oportunidad única para administrar terapias con células madre. Actúa como una fábrica de células. En lugar de pasar a través de la membrana al corazón, las células permanecen dentro del reservorio donde producen factores paracrinos que promueven la curación del tejido cardíaco dañado.
En un modelo de rata, el dispositivo demostró ser efectivo para mejorar la función cardíaca después de un ataque cardíaco. Los investigadores administraron múltiples dosis de células a un corazón dañado durante un período de cuatro semanas. Luego analizaron los cambios hemodinámicos en el tejidousando un catéter de volumen de presión y ecocardiografía usada para comparar cambios funcionales a lo largo del tiempo.
"Vimos que los grupos que tenían nuestro dispositivo habían recuperado alguna función cardíaca", explica Claudia Varela, estudiante de doctorado en la División de Ciencias y Tecnología de la Salud de Harvard-MIT.
Los corazones que recibieron múltiples dosis de células a través de la terapia tenían más función cardíaca que aquellos que recibieron una sola inyección o ningún tratamiento.
Encontrar la dosis óptima
Las capacidades de Therepi van más allá del tratamiento de la enfermedad cardíaca. Dado que brinda la oportunidad de administrar múltiples dosis localizadas, podría usarse como una herramienta para identificar la dosis exacta apropiada para una serie de afecciones.
"Esperamos utilizar el dispositivo en sí mismo como herramienta de investigación para obtener más información sobre el régimen óptimo de carga de medicamentos", dice Roche.
Por primera vez, los investigadores podrían tener la oportunidad de rastrear múltiples recargas de terapias localizadas a lo largo del tiempo para ayudar a identificar los mejores intervalos de dosificación y la cantidad de dosis.
"Como farmacéutico por entrenamiento, estoy realmente emocionado de comenzar a investigar cuál es la mejor dosis, cuándo es el mejor momento para dar a luz después de un ataque cardíaco y cuántas dosis se necesitan para lograr el efecto terapéutico deseado", agregaWhyte.
Si bien el equipo se ha centrado en cómo Therepi puede mitigar los efectos de la enfermedad cardíaca, el dispositivo podría usarse en otras partes del cuerpo. Al optimizar el diseño y ajustar los materiales utilizados para construir el reservorio, Therepi podría usarse paraUna amplia gama de enfermedades y problemas de salud.
"El dispositivo es realmente una plataforma que se puede adaptar a diferentes sistemas de órganos y diferentes condiciones", dice Varela. "Es solo un gran ejemplo de cómo la investigación interseccional que analiza dispositivos y terapias biológicas puede ayudarnos a encontrar nuevas formaspara tratar la enfermedad "
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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