Imprimen en 3D corazones robóticos personalizados que bombean la sangre como los reales

Ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), EE.UU., han desarrollado un procedimiento para imprimir en 3D réplicas blandas, flexibles y personalizadas de corazones humanos. Con este corazón robótico, suave y personalizado, se podría imitar la capacidad de bombeo de sangre individual. Dado a que el tamaño, la forma y los latidos del corazón pueden variar de una persona a otra, los investigadores esperan ayudar a los médicos a adaptar los tratamientos a la forma y función específicas del corazón de cada paciente en particular.

Procedimiento de impresión

Los ingenieros convierten las imágenes médicas del corazón de un paciente en un modelo informático tridimensional. A partir de esta información pueden imprimir en 3D una cubierta de polímeros suave y flexible con la forma exacta del corazón de la persona. Con este mismo procedimiento imprimieron la arteria aorta del individuo.

Imitar el funcionamiento del corazón

Para imitar la acción de bombeo del corazón, el equipo diseñó un sistema neumático con fundas que envuelven el corazón y la aorta impresos. Ajustando el flujo de aire, logran inflar rítmicamente el sistema y contraer el corazón. De la misma manera pueden contraer la aorta impresa con el fin de imitar la estenosis aórtica (estrechamiento de válvula aórtica), lo que hace que el corazón trabaje más para forzar la sangre a través del cuerpo. Los cardiólogos tratan la estenosis aórtica implantando quirúrgicamente una válvula sintética diseñada para ensanchar la válvula natural de la aorta.

Corazones exclusivos que se imprimen y bombean

"Todos los corazones son diferentes", comenta Luca Rosalía, del MIT, autor principal del estudio. "Hay variaciones enormes, especialmente cuando los pacientes están enfermos. La ventaja de nuestro sistema es que podemos recrear no solo la forma del corazón de un paciente, sino también su función tanto en fisiología como en enfermedad", subrayó. Los resultados del equipo se publicaron, este miércoles, en Science Robotics.

"Hay mucho interés en el campo de la medicina en el uso de la tecnología de impresión 3D para recrear con precisión la anatomía del paciente para su uso en la planificación y capacitación previas al procedimiento", señala Sophie Wang, cirujana vascular en el Centro Médico Beth Israel Deaconess, en Boston, EE.UU. "Poder igualar los flujos y las presiones de los pacientes fue muy alentador", dijo por su parte Ellen Roche, jefa del equipo de desarrollo. "No solo estamos imprimiendo la anatomía del corazón, sino también replicando su mecánica y fisiología. Esa es la parte que nos emociona", agregó.

Los médicos podrían usar potencialmente su nuevo procedimiento para imprimir primero el corazón y la aorta de un paciente, luego implantar una variedad de válvulas en el modelo impreso para ver qué diseño resulta en la mejor función y ajuste para ese paciente en particular. La industria de dispositivos médicos y los laboratorios también podrían utilizar las réplicas del corazón como plataformas realistas para probar terapias para varios tipos de enfermedades cardíacas.

"Los pacientes obtendrían sus imágenes, lo que hacen de todos modos, y usaríamos eso para hacer este sistema idealmente", dice el coautor Christopher Nguyen, de la Clínica Cleveland, EE.UU. "Una vez que esté en funcionamiento, los médicos podrían probar diferentes tipos y tamaños de válvulas y ver cuál funciona mejor, y luego usar eso para implantar". Roche plantea que las réplicas específicas del paciente podrían ayudar a desarrollar e identificar tratamientos ideales para personas con geometrías cardíacas únicas y desafiantes.