Comprender la complejidad del corazón humano gracias a la bioimpresión 3D

El corazón es un órgano complejo con un mecanismo y una fisiología difíciles de analizar y de entender. Sin embargo, la impresión 3D podría ayudarnos a comprender mejor este órgano vital de nuestro cuerpo. En todo caso, este es el objetivo de un equipo de investigadores del Centro Azrieli del Hospital Universitario Sainte-Justine en Canadá. El equipo ha desarrollado un «corazón en un chip» o heart-on-a-chip en inglés. Se trata de un sistema fabricado mediante bioimpresión 3D que permite simular la actividad mecánica y eléctrica del corazón humano, replicando así su comportamiento. Un dispositivo que podría hacer más simple el diagnóstico de las enfermedades cardiacas y el desarrollo de tratamientos específicos y adaptados a cada paciente. 

Desde hace algunos años, la bioimpresión 3D evoluciona a grandes pasos y ha dado lugar a diversos proyectos médicos tanto prometedores como alentadores. El proceso consiste en crear estructuras vivas a partir de células humanas. Uno de los objetivos a largo plazo es que los usuarios de esta tecnología puedan desarrollar órganos viables reduciendo así el número de personas en espera de un riñón, un hígado o un corazón. Los trasplantes podrían ser más rápidos y potencialmente menos riesgosos. Aunque queda mucho camino por andar, la bioimpresión promete grandes avances en el campo de la medicina. Por el momento, se utiliza principalmente en la fase de investigación, ofreciendo soluciones alternativas para comprender mejor una enfermedad en concreto.  

Las enfermedades que afectan al corazón en particular son complejas. Como el corazón es un órgano vital, es muy difícil para los profesionales de la salud estudiar directamente su actividad celular y llegar a conclusiones convincentes. Por eso, los investigadores del Hospital Universitario Sainte-Justine se han propuesto crear un anillo bioimpreso que reproduzca la fisiología y la mecánica del corazón. Desarrollaron una biotinta específica a base de polímeros naturales fotocurables, de gelatina metacriloilo (GelMA), alginato de metacrilato (AlgMA) y de nanomateriales electro conductores de óxido de grafeno reducido (rGO). Esta combinación permitió obtener un material más fácil de imprimir y con mejores propiedades mecánicas de tracción y compresión. 

Los investigadores han impreso en 3D tejido cardiaco en forma de anillo para facilitar el estudio del comportamiento del órgano. Se trata de una especie de chip que puede fabricarse y analizarse con mayor facilidad. Houman Sovaji, catedrático de farmacología y director del estudio, explica: «Nuestras investigaciones permitieron combinar la tecnología de bioimpresión 3D para producir corazones en un chip estándar de forma mucho más rápida y precisa. Además, nuestros resultados demuestran que los dispositivos impresos funcionan mejor que los producidos manualmente».

En el futuro, los investigadores esperan poder utilizar las células madre del paciente para desarrollar modelos de cardiopatías y probar tratamientos directamente en el chip y, por tanto, en las células. Esto abre nuevas perspectivas para la creación de fármacos más eficientes y personalizados. Ali Mousavi, otro de los autores del estudio concluye: «El siguiente paso será comparar células cardiacas sanas y enfermas para desarrollar modelos sólidos de patología cardiaca. Esto también nos permitirá probar con toda seguridad y precisión el efecto de nuevas moléculas terapéuticas en las células.» Mientras tanto, puedes acceder al estudio completo aquí.

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*Créditos de todas las fotos: Centre Azrieli/CHU Sainte-Justine