Avances increíbles en la fabricación de CORAZONES para HUMANOS.

 

Las enfermedades cardíacas son tan mortales en parte porque el corazón, a diferencia de otros órganos, no puede repararse a sí mismo tras una lesión. Por eso la ingeniería de tejidos y la fabricación de un corazón humano completo para trasplantes, es tan importante para el futuro de la medicina cardíaca.

Para construir un corazón humano desde cero, los investigadores tienen que reproducir las estructuras únicas que componen el corazón. Esto incluye recrear las geometrías helicoidales, que crean un movimiento de torsión cuando el corazón late. Desde hace mucho tiempo se ha sugerido que este movimiento de torsión es fundamental para el bombeo de sangre a grandes volúmenes, pero ha sido difícil demostrarlo, en parte porque crear corazones con diferentes geometrías y alineaciones ha sido un reto.

Ahora, bioingenieros de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) han desarrollado el primer modelo biohíbrido de ventrículos humanos con células cardíacas que laten alineadas helicoidalmente, y han demostrado que la alineación del músculo, de hecho, aumenta drásticamente la cantidad de sangre que el ventrículo puede bombear con cada contracción.

Este avance fue posible gracias a un nuevo método de fabricación textil aditiva, el Focused Rotary Jet Spinning (FRJS), que permitió la fabricación de alto rendimiento de fibras alineadas helicoidalmente con diámetros que van desde varios micrómetros a cientos de nanómetros. Estas fibras FRJS desarrolladas en SEAS dirigen la alineación de las células, lo que permite la formación de estructuras controladas de ingeniería de tejidos.

«El corazón humano tiene múltiples capas de músculos alineados helicoidalmente con diferentes ángulos de alineación», explica Huibin Chang, becario postdoctoral de SEAS y autor del artículo. «Con el FRJS, podemos recrear esas complejas estructuras de forma realmente precisa, formando estructuras de ventrículos de una y hasta cuatro cámaras».

A diferencia de la impresión 3D, que se vuelve más lenta a medida que las características son más pequeñas, la FRJS puede hilar rápidamente fibras a escala de una micra, o sea, unas cincuenta veces más pequeñas que un solo cabello humano. Esto es importante cuando se trata de construir un corazón desde cero. Por ejemplo, el colágeno, una proteína de la matriz extracelular del corazón, también tiene una micra de diámetro. Se necesitarían más de 100 años para imprimir en 3D cada trozo de colágeno del corazón humano con esta resolución. El FRJS puede hacerlo en un solo día.

El equipo también demostró que el proceso puede ampliarse hasta el tamaño de un corazón humano real e incluso más grande, hasta el tamaño de un corazón de ballena Minke.

«Este trabajo supone un gran paso adelante en la biofabricación de órganos y nos acerca a nuestro objetivo final de construir un corazón humano para trasplante», afirma Parker, profesor de Bioingeniería y Física Aplicada en SEAS y autor principal del artículo.

Referencia:
Huibin Chang, Qihan Liu, John F. Zimmerman, Keel Yong Lee, Qianru Jin, Michael M. Peters, Michael Ros-nach, Suji Choi, Sean L. Kim, Herdeline Ann M. Ardoña, Luke A. MacQueen, Christophe O. Chantre, Sarah E. Motta, Elizabeth M. Cordoves, Kevin Kit Parker. Recreating the heart’s helical structure-function relation-ship with focused rotary jet spinning. Science, 2022; 377 (6602): 180
DOI: 10.1126/science.abl6395