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Aug 31, 2023

Un andamio de nanocables soporta tejido cardíaco artificial

Utilizando un andamio hecho de nanocables de silicio conductores, investigadores en Estados Unidos han desarrollado tejido cardíaco artificial que, según afirman, podría trasplantarse fácilmente a tejido natural. Dirigido por Ying Mei

Utilizando un andamio hecho de nanocables de silicio conductores, investigadores en Estados Unidos han desarrollado tejido cardíaco artificial que, según afirman, podría trasplantarse fácilmente a tejido natural. Dirigido por Ying Mei de la Universidad de Clemson, el equipo espera que su técnica pueda cambiar las reglas del juego en el esfuerzo global para tratar las enfermedades cardíacas.

En conjunto, las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en todo el mundo y se cobran aproximadamente 17,9 millones de vidas cada año, según la Organización Mundial de la Salud. Una de las principales razones por las que estas afecciones son tan frecuentes es que las células del corazón tienen una capacidad limitada para regenerarse cuando están dañadas, lo que hace que sea especialmente difícil para los investigadores desarrollar tratamientos eficaces.

Entre los avances más prometedores en la investigación de enfermedades cardíacas se encuentra el uso de células cardíacas derivadas de células madre, que generalmente se inyectan directamente en el músculo cardíaco dañado. Hasta ahora, esta técnica se ha utilizado para restaurar la contracción del corazón en varios tipos diferentes de animales, pero todavía está muy lejos de convertirse en un tratamiento médicamente viable. Entre los factores que frenan la técnica se encuentran la baja tasa de supervivencia de las células inyectadas y una recuperación limitada de la función completa del corazón, especialmente del ritmo regular de su contracción.

Recientemente, se han logrado avances en los tratamientos con células madre para una variedad de otros órganos, incluidos el cerebro, los pulmones y la retina. Cada uno de estos estudios implicó el trasplante de organoides. Se trata de estructuras miniaturizadas similares a órganos que se pueden cultivar en el laboratorio a partir de células madre y que replican la estructura y función de un órgano real.

Aunque los organoides cardíacos ya han demostrado ser una plataforma excelente para modelar enfermedades cardíacas y probar nuevos fármacos, su potencial para tratar enfermedades cardíacas aún requiere más investigación.

En su estudio, el equipo de Mei investigó si se podía hacer que los organoides cardíacos se contrajeran a ritmos regulares haciendo crecer el tejido en andamios hechos de nanocables de silicio conductores de electricidad.

En aplicaciones biológicas, el silicio ofrece una serie de ventajas en comparación con otros nanomateriales conductores. A través de una serie de pruebas en tejido cardíaco en ratas, el equipo demostró que el material es biocompatible, biodegradable, tiene una conductividad fácilmente ajustable y dimensiones y superficies fácilmente ajustables, todo lo cual sería vital para garantizar las mayores posibilidades de éxito de un proyecto. organoide implantado.

A través de un proceso cuidadosamente controlado, Mei y sus colegas crearon un organoide a partir de una mezcla de células cardíacas derivadas de células madre, células del tejido conectivo estromal y células endoteliales, que recubren las paredes de los vasos sanguíneos.

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En el experimento, estas células se ensamblaron alrededor de una estructura de silicio preconstruida para formar un organoide con nanocables. Tal como esperaba el equipo, este tejido en miniatura realizó muchas de las funciones más importantes del corazón, incluido su ritmo regular de contracción.

Cuando los investigadores inyectaron sus organoides nanocables en corazones de ratas, registraron una tasa de supervivencia celular mucho mayor en comparación con los organoides sin cables. Esto aceleró el desarrollo de sus células madre hasta convertirlas en tejido cardíaco sano y que funcione bien.

El equipo de Mei espera que su investigación pueda ser un hito importante hacia nuevos tratamientos viables para las enfermedades cardíacas. Si se puede lograr el mismo éxito con organoides cultivados a partir de células madre humanas, se podría allanar el camino para tratamientos que permitan que el tejido cardíaco de los pacientes se regenere y restablezca su función completa. A su vez, el uso de estructuras de nanocables de silicio puede conducir en última instancia a nuevos tratamientos adaptados a diferentes tipos de enfermedades cardíacas, con el potencial de salvar millones de vidas.

La investigación se describe en Science Advances.