Parece un corazón real. Y ese es el objetivo del primer corazón artificial completamente blando: imitar su modelo natural lo más fielmente posible. Nicholas Cohrs, estudiante de doctorado del grupo dirigido por Wendelin Stark, profesor de Ingeniería de Materiales Funcionales en ETH Zúrich, ha desarrollado el corazón de silicona. La razón por la que la naturaleza debe servir de modelo está clara. Las bombas sanguíneas que se utilizan actualmente presentan muchas desventajas: sus componentes mecánicos son propensos a causar complicaciones, mientras que el paciente carece de pulso fisiológico, algo que se supone que tiene ciertas consecuencias para él.
«Por eso, nuestro objetivo es desarrollar un corazón artificial que tenga aproximadamente el mismo tamaño que el del propio paciente e imite el corazón humano lo más fielmente posible en cuanto a forma y función», afirma Cohrs. Un corazón artificial que funcione bien es una necesidad real: unos 26 millones de personas en todo el mundo padecen insuficiencia cardíaca y hay escasez de corazones de donantes. Las bombas sanguíneas artificiales ayudan a cubrir el tiempo de espera hasta que el paciente recibe un corazón donado o se recupera su propio corazón.
El corazón artificial blando se fabricó con silicona mediante una técnica de impresión 3D y moldeo por fundición a la cera perdida; pesa 390 gramos y tiene un volumen de 679 cm3. «Es un monobloque de silicona con una estructura interna compleja», explica Cohrs. Este corazón artificial tiene un ventrículo derecho y uno izquierdo, igual que un corazón humano real, aunque no están separados por un tabique, sino por una cámara adicional. Esta cámara se infla y desinfla con aire a presión y sirve para bombear líquido desde las cámaras sanguíneas, sustituyendo así la contracción muscular del corazón humano.
Pensar en una nueva dirección
Anastasios Petrou, estudiante de doctorado del Grupo de Desarrollo de Productos de Zúrich, dirigido por el profesor Mirko Meboldt, evaluó el rendimiento de este corazón artificial blando. Los jóvenes investigadores acaban de publicar los resultados de los experimentos en la revista científica Artificial Organs.
Demostraron que el corazón artificial blando funciona en esencia y se mueve de forma similar a un corazón humano. Sin embargo, todavía tiene un problema: por ahora solo dura unos 3.000 latidos, lo que corresponde a una vida útil de entre media hora y tres cuartos de hora. Después, el material ya no puede soportar el esfuerzo. Cohrs explica: «Esto fue simplemente una prueba de viabilidad. Nuestro objetivo no era presentar un corazón listo para ser implantado, sino explorar una nueva dirección para el desarrollo de corazones artificiales». Por supuesto, habría que mejorar significativamente la resistencia a la tracción del material y el rendimiento.
Zurich Heart reúne a investigadores
Cohrs y Petrou se conocieron en el Proyecto Zurich Heart, un proyecto emblemático de University Medicine Zurich que reúne a 20 grupos de investigación de diversas disciplinas e instituciones de Zúrich y Berlín. Una parte de la investigación se centra en mejorar las bombas sanguíneas existentes, por ejemplo, en cómo reducir los daños en la sangre causados por las piezas mecánicas de la bomba; otros grupos exploran membranas muy elásticas o superficies más biocompatibles. El trabajo se realiza en estrecha colaboración con los médicos clínicos de Zúrich y Berlín.
El animado intercambio entre los investigadores también contribuyó a este subproyecto de Zurich Heart. Estudiantes de doctorado del Grupo de Desarrollo de Productos de Zúrich, que trabajan en nuevas tecnologías para bombas sanguíneas, han desarrollado un entorno de pruebas con el que pueden simular el sistema cardiovascular humano. Los investigadores del corazón de silicona utilizaron este entorno de pruebas durante el proceso de desarrollo, que también incluyó el uso de un fluido con una viscosidad comparable a la de la sangre humana. «Actualmente, nuestro sistema es probablemente uno de los mejores del mundo», afirma Petrou con orgullo.
Investigar el corazón es una tarea apasionante, y tanto Cohrs como Petrou querrían seguir en este campo de investigación. «Como ingeniero mecánico, nunca habría imaginado que algún día tendría un corazón blando en las manos. Esta investigación me fascina tanto que me gustaría mucho seguir trabajando en el desarrollo de corazones artificiales», afirma Petrou.
