Los investigadores han diseñado un nuevo tipo de parche adhesivo que se puede colocar directamente sobre el corazón y que algún día puede ayudar a reducir el estiramiento del músculo cardíaco que a menudo ocurre 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 demostró que el parche era efectivo para prevenir la remodelación del ventrículo izquierdo: unestiramiento 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 mostró que el parche optimizado por computadora superó a los parches cuyas propiedades mecánicas se habían seleccionado de forma ad hoc.
La investigación, publicada en Ingeniería biomédica de la naturaleza , fue una colaboración entre investigadores de modelado de computadoras y mecánicos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Brown, investigadores de cardiología de la Universidad de Fudan y científicos de materiales de la Universidad de Soochow.
"Parte de la razón por la que es difícil para el corazón recuperarse después de un ataque cardíaco es que tiene que seguir bombeando", dijo Huajian Gao, profesor de ingeniería en Brown y coautor del artículo ". La ideaaquí es proporcionar soporte mecánico para el tejido dañado, lo que con suerte le da la oportunidad de sanar "
La investigación previa había demostrado que los parches mecánicos podrían ser efectivos, dicen los investigadores, pero nadie había investigado cuáles podrían ser las propiedades mecánicas óptimas de dicho parche. Como resultado, el grosor y la rigidez de los parches potenciales varía ampliamenteY obtener esas propiedades correctas es importante, dice Gao.
"Si el material es demasiado duro o rígido, entonces podría limitar el movimiento del corazón para que no se expanda al volumen que necesita", dijo. "Pero si el material es demasiado blando, entoncesno proporcionará suficiente soporte. Por lo tanto, necesitábamos algunos principios mecánicos para guiarnos "
Para desarrollar esos principios, los investigadores desarrollaron un modelo de computadora de un corazón que late, que capturó la dinámica mecánica tanto del corazón como del parche cuando se fijó al exterior del corazón. Yue Liu, un estudiante graduado en Brown que dirigió el modeladotrabajo, dice que el modelo tenía dos componentes clave.
"Una parte era modelar la función cardíaca normal: la expansión y la contracción", dijo Liu. "Luego aplicamos nuestro parche en el exterior para ver cómo influyó en esa función, para asegurarnos de que el parche no limitecorazón. La segunda parte fue modelar cómo se remodela el corazón después de un infarto de miocardio, para poder ver cuánto soporte mecánico se necesitaba para prevenir ese proceso ".
Con esas propiedades en mano, el equipo recurrió al laboratorio de biomateriales de Lei Yang, un graduado de doctorado de Brown que ahora es profesor en la Universidad Soochow y la Universidad Tecnológica de Hebei en China. Yang y su equipo desarrollaron un material de hidrogelhecho 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. Tiene propiedades fluidas hasta una cierta cantidad de estrés, en cuyo punto se solidificay se vuelve más rígido. Eso hace que el material sea ideal tanto para acomodar el movimiento del corazón como para proporcionar el apoyo necesario, dicen los investigadores.
El material también es barato un parche cuesta menos de un centavo, dicen los investigadores y es fácil de hacer, y los experimentos mostraron que no era tóxico. El estudio de roedores finalmente demostró que era efectivo para reducir el daño posterior al ataque cardíaco.
"El parche proporcionó soportes mecánicos casi óptimos después del infarto de miocardio es decir, muerte masiva de cardiomiocitos", dijo Ning Sun, investigador de cardiología de la Universidad de Fudan en China y coautor del estudio. "[Mantuvo] un mejor gasto cardíacoy así 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.
Se requieren más pruebas, dicen los investigadores, pero los resultados iniciales son prometedores para su uso eventual en ensayos clínicos en humanos.
"Queda por ver si funcionará en humanos, pero es muy prometedor", dijo Gao. "No vemos ninguna razón en este momento para que no funcione".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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