Un nuevo implante ayudará a que los pacientes regeneren sus propias válvulas cardíacas
Un equipo de investigadores ha desarrollado una innovadora válvula cardíaca impresa en 3D que se adapta a la anatomía del paciente y se disuelve de forma natural tras ser reemplazada por tejido nuevo que asume su función. Esto elimina la necesidad de cirugías repetidas para pacientes cardíacos adultos y pediátricos.
Por Catherine Barzler
Scott Hollister muestra la válvula cardiaca reabsorbible impresa en 3D. Cortesía: Georgia Tech
Cada año, solo en Estados Unidos más de cinco millones de personas son diagnosticadas con una valvulopatía cardíaca, pero lamentablemente, no existe un tratamiento eficaz a largo plazo para esta enfermedad.
Las valvulopatías son trastornos que afectan a las válvulas del corazón, encargadas de abrirse y cerrarse de manera adecuada durante el ciclo cardíaco que impulsa la sangre por todo el organismo. Esta función es esencial para permitir el paso de la sangre de una cavidad a otra, y garantizar que fluya en una dirección sin retroceder.
Las válvulas pueden deteriorarse por diversos motivos, como defectos congénitos, infecciones, traumatismos, envejecimiento o el estilo de vida. En el pasado, la fiebre reumática era la principal causa de estas enfermedades, aunque hoy en día, debido a su mayor rareza en los países desarrollados, su impacto ha disminuido considerablemente.
Se abren y se cierran más de 2.000 millones de veces en una vida
Ahora bien, con el aumento de la esperanza de vida, han emergido nuevas formas de valvulopatía. La más común es la valvulopatía degenerativa, que afecta principalmente a personas mayores; se estima que aproximadamente el 4% de las personas con setenta años de edad presenta algún grado de estenosis aórtica, una de las valvulopatías más comunes, según el Clínic de Barcelona.
La valvulopatía degenerativa implica el envejecimiento, endurecimiento y calcificación de las válvulas, lo que restringe su movilidad y altera su funcionamiento.
Es importante resaltar que las válvulas se abren y cierran aproximadamente sesenta veces por minuto, lo que significa que, a los setenta años, una persona habrá realizado este movimiento ¡más de 2.000 millones de veces!, según la Fundación Española del Corazón.
Cuando una válvula cardíaca sufre un deterioro grave, el flujo sanguíneo se ve interrumpido, lo que puede llevar a complicaciones potencialmente mortales si no se trata a tiempo.
Tratamientos: sustituir y reparar
La sustitución y la reparación de válvulas son los únicos tratamientos disponibles para las valvulopatías graves, pero ambos implican intervenciones quirúrgicas repetidas, costosas, incómodas y con riesgos asociados. La mayoría de las válvulas de sustitución son de tejido animal, y tienen una vida útil de entre diez y quince años, después de los cuales deben ser reemplazadas.
Para los pacientes pediátricos, las opciones son extremadamente limitadas, y pueden requerir múltiples intervenciones a lo largo de su vida.
Pero esta situación podría cambiar en un futuro no muy lejano. Un equipo de investigadores de Georgia Tech, en Estados Unidos, ha desarrollado una innovadora válvula cardíaca impresa en 3D, fabricada con materiales biorreabsorbibles, que se adapta a la anatomía única de cada paciente.
Válvulas que se disuelven y son reemplazadas por tejido nuevo
Una vez implantadas, estas válvulas se disuelven de forma natural en el cuerpo y son reemplazadas por tejido nuevo que asume su función, lo que elimina de un plumazo la necesidad de sustituciones adicionales.
Este avance de vanguardia ha surgido de los laboratorios de los profesores Lakshmi Prasad Dasi y Scott Hollister, del Departamento Wallace H. Coulter de Ingeniería Biomédica (BME) del Georgia Tech y de la Universidad de Emory, respectivamente. Dasi es un experto en la función y la mecánica de las válvulas cardíacas, y Hollister es conocido por su trabajo en ingeniería de tejidos e impresión 3D para dispositivos médicos pediátricos.
“Esta tecnología es radicalmente diferente a las válvulas cardíacas existentes, y creemos que representa un cambio de paradigma. Estamos dejando atrás el uso de dispositivos de tejido animal, que no son sostenibles ni duraderos, para entrar en una nueva era en la que una válvula cardíaca puede regenerarse dentro del mismo paciente.”
Hollister y su equipo usaron una impresora 3D especial para fabricar la nueva válvula cardiaca fabricada con materiales biocomaptibles. Cortesía: Georgia Tech
Hollister, catedrático de Tecnología Pediátrica y director adjunto de Investigación Traslacional, hace hincapié un desafío específico en pediatría: «Uno de los mayores problemas es que los niños crecen, y sus válvulas cardíacas también cambian de tamaño. Como resultado, deben someterse a múltiples cirugías a lo largo de su vida. Con esta nueva tecnología, los pacientes pueden generar tejido valvular nuevo, lo que podría evitar la necesidad de múltiples intervenciones en el futuro.»
Aunque ya existen válvulas cardíacas impresas en 3D y se ha utilizado materiales biorreabsorbibles para implantes anteriormente, esta es la primera vez que ambas tecnologías se combinan para crear un dispositivo con material reabsorbible con memoria de forma.
«La visión original del proyecto era alejarse del enfoque de talla única que ha sido tradicionalmente utilizado en el diseño y fabricación de válvulas cardíacas, para avanzar hacia un implante específico para cada paciente, que pudiera durar más que los dispositivos actuales», dice Sanchita Bhat, científica investigadora en el laboratorio de Dasi, en un comunicado del Georgia Tech.
La durabilidad mecánica de la válvula, a examen
El proceso de investigación inicial consistió en encontrar el material adecuado y probar diferentes prototipos. La válvula cardíaca del equipo se imprime en 3D utilizando un material biocompatible llamado poli(dodecanodioato de glicerol). «Una vez que se tiene una idea para un implante, el proceso de optimización es esencial — explica Joshi, que desempeñó un papel crucial en las pruebas y el análisis del diseño y rendimiento de la válvula cardíaca. Y continúa—: Es iterativo, y hemos estado probando estos aspectos en nuestros sistemas para asegurarnos de que las válvulas cumplan con su función de manera efectiva».
Actualmente, Bhat y Joshi están evaluando la durabilidad de la válvula cardíaca mediante modelos computacionales y estudios de laboratorio. El laboratorio de Dasi dispone de un equipo de simulación cardiaca que recrea las condiciones fisiológicas de un corazón real, que replica las presiones y flujos sanguíneos de un paciente. Además, se emplea otra máquina para examinar la durabilidad mecánica de la válvula, que somete a esta a millones de ciclos cardíacos en un corto periodo de tiempo.
La válvula, que posee memoria de forma, puede ser plegada y colocada a través de un catéter, eliminando la necesidad de cirugía a corazón abierto. Una vez implantada, al alcanzar la temperatura corporal, la válvula recupera su forma original. Este proceso envía una señal al cuerpo para que produzca tejido nuevo que reemplazará el dispositivo, el cual será completamente absorbido en unos meses. ▪️
Información facilitada por el Georgia Tech -Adaptación: Enrique Coperías
