Nuevo envoltorio nanomecánico para el corazón ayudará a pacientes con insuficiencia cardíaca

El dispositivo es capaz de simular la función natural del corazón de mejor manera que un marcapasos regular. 

Beth Irael Deaconess Medical Center, EurekAlert. Un equipo de investigación dirigido por investigadores del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) y la Universidad Nacional de Seúl ha desarrollado un nuevo dispositivo de malla eléctrica que puede ser envuelto alrededor del corazón para entregar impulsos eléctricos y con ello mejorar la función cardíaca en modelos experimentales de insuficiencia cardíaca, un importante problema de salud pública y una de las principales causas de mortalidad y discapacidad.

El estudio, publicado el 22 de junio en la revista Science Translational Medicine, apunta a una posible nueva forma de mejorar la función cardíaca y el tratamiento de las arritmias peligrosas mediante la compensación del músculo cardiaco dañado y permite al músculo vivo del corazón trabajar más eficientemente.

En condiciones normales, el corazón bombea sangre a todo el cuerpo a través de una serie de contracciones coordinadas mantenidas por un sistema de conducción eléctrica cuidadosamente sincronizado. Con el desarrollo de la insuficiencia cardíaca -cuando el musculo del corazón debilitado daña el sistema de bombeo- este sistema de conducción eléctrica también puede ser dañado.

"Algunos pacientes con insuficiencia cardíaca son tratados con terapia de resincronización, en el que tres pequeños electrodos se implantan a través de un marcapasos para mantener el corazón contryendose coordinadamente", explicó Hye Jin Hwang, autora del estudio e investigadora de la División de Medicina Cardiovascular en el  Instituto cardiovascular del BIDMC. "Pero los marcapasos entregan estimulación eléctrica solamente en lugares específicos en el corazón y no proporcionan una cobertura completa de todo el órgano, como el propio sistema de conducción eléctrica cardiaca del corazón hace", agrega.

Compuesta de nanocables incrustados en un polímero de goma, que puede ajustarse a la anatomía tridimensional única de cada corazón individual, la nueva malla está diseñada para envolver y "abrazar" el corazón, y con ello entregar impulsos eléctricos a todo el miocardio ventricular o músculo cardíaco. En el desarrollo del nuevo material para este nuevo dispositivo, Hwang ha colaborado con los investigadores de la Universidad Nacional de Seúl Taeghwan Hyeon, PhD, especialista en nanomateriales y Dae-Hyeong Kim, PhD, especialista en dispositivos extensibles. "Quisimos imitar estrechamente el tejido cardíaco, el cual es muy elástico, y también imitar sus funciones únicas, que son altamente conductivas", dijo Hwang.

Trabajando con equipos de investigación multidisciplinares que abarcan siete institutos en los EE.UU., China y la República de Corea, Hwang y sus colegas desarrollaron el novedoso nanomaterial, crearon un dispositivo eléctrico elástico, adaptados al dispositivo a través de la impresión en 3D, llevaron a cabo pre-evaluación de la mecánica a través de una simulación por ordenador y realizaron la evaluación funcional del dispositivo en un modelo de insuficiencia cardíaca in vivo.

En los estudios de ratas, la malla se integró estructural y eléctricamente con el miocardio después de un ataque al corazón, en calidad de una subestructura del corazón durante el movimiento cardíaco y mejoró la función contráctil cardíaca sin relajación perturbadora.

"El gran avance aquí ha sido encontrar una manera de crear un dispositivo que imita con mayor precisión la fisiología normal", explicó Peter J. Zimetbaum, MD, Director Asociado y Director de Cardiología Clínica en BIDMC y Profesor Asociado de Medicina de la Escuela de Médica de Harvard. "El concepto de envolver el corazón no es nuevo, pero hacerlo con atención a un enfoque más fisiológico hace que el dispositivo sea excepcionalmente inteligente. Esto no es sólo otro dispositivo de asistencia mecánica. Es un enfoque fisiológico innovador y ofrece una oportunidad para unir la ingeniería sofisticada y la medicina".

Este trabajo fue apoyado por una beca del Ministerio de Ciencia, TIC y planificación de futuro en Corea, así como el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias y el Instituto de Ingeniería Informática y Ciencias de la Universidad de Texas, Austin.