Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts de Estados Unidos (MIT) han combinado un corazón biológico y una bomba robótica de silicona, para crear un corazón biorrobótico que late como uno real, centrándose en una válvula en el lado izquierdo del corazón.

El simulador de válvula cardíaca, cuyos datos se recogen en la revista ´Device´, puede imitar la estructura, función y movimiento de un corazón sano o enfermo, lo que permite a los cirujanos e investigadores demostrar diversas intervenciones mientras recopilan datos en tiempo real.

"El simulador tiene un gran beneficio como herramienta de investigación para quienes estudian diferentes condiciones e intervenciones de las válvulas cardíacas", explica la autora principal e ingeniera biomédica del MIT Ellen Roche.

"Puede servir como plataforma de formación quirúrgica para médicos, estudiantes de Medicina y aprendices, permitir a los ingenieros de dispositivos estudiar sus nuevos diseños e incluso ayudar a los pacientes a comprender mejor su propia enfermedad y sus posibles tratamientos", señala.

Antes de que las nuevas intervenciones lleguen a los humanos, se someten a rigurosas pruebas en simuladores cardíacos y en animales. Sin embargo, los simuladores cardíacos actuales no capturan completamente la complejidad de un corazón y tienen una vida útil corta, de dos a cuatro horas. Los estudios en animales son costosos y requieren mucho tiempo, y es posible que los hallazgos no siempre se traduzcan en humanos. El corazón biorobótico puede salvar estas brechas como un método menos costoso con una vida útil de meses.

Los investigadores se centraron en la regurgitación mitral, un trastorno en el que la válvula entre las cámaras izquierdas del corazón no se cierra correctamente, lo que da como resultado una válvula cardíaca con fugas por donde la sangre puede fluir hacia atrás.

Esta afección, que afecta a unos 24,2 millones de personas en todo el mundo, puede provocar dificultad para respirar, hinchazón de las extremidades e insuficiencia cardíaca. Dada la complejidad de la estructura de la válvula, las cirugías para corregir el trastorno son muy complejas, lo que destaca la necesidad de tecnología eficaz y técnicas quirúrgicas precisas.

Para comprender mejor la válvula mitral en estados sanos y enfermos, el equipo construyó un corazón biorobótico basado en un corazón de cerdo. Los investigadores reemplazaron el músculo cardíaco en la cámara izquierda con un sistema de bomba robótica suave fabricado en silicona y accionado por aire. Cuando se infla, el sistema gira y aprieta el corazón como un músculo cardíaco real, bombeando sangre artificial a través de un sistema de circulación simulado y simulando el latido de un corazón biológico.

Cuando el equipo dañó la válvula mitral en el corazón biorobótico, mostró características de una válvula cardíaca con fugas. Luego, el equipo hizo que los cirujanos cardíacos corrigieran el daño con tres técnicas diferentes: anclar el tejido de las valvas de la válvula con cuerdas artificiales, reemplazar la válvula con una válvula protésica e implantar un dispositivo para ayudar a cerrar las valvas de la válvula.

Los tres procedimientos fueron exitosos y la presión, el flujo y la función cardíaca volvieron a la normalidad. El sistema también permitió al equipo de investigación recopilar datos en tiempo real durante la cirugía y es compatible con las tecnologías de imágenes actuales utilizadas en las clínicas. Debido a que la sangre artificial utilizada en el sistema es clara, también permite la visualización directa del procedimiento. Los hallazgos demostraron que el dispositivo es un nuevo modelo de corazón.

"Para los cirujanos fue realmente interesante ver cada paso", dice Roche. "Cuando trabajas con pacientes, no puedes visualizar el proceso porque hay sangre en el corazón". Ella prevé su modelo de corazón como un entorno realista para la formación y la práctica de la cirugía cardíaca.

A continuación, el equipo pretende optimizar el sistema cardíaco biorobótico actual acortando el tiempo de producción y alargando aún más la vida útil. En lugar de utilizar un corazón de cerdo, también están explorando la tecnología de impresión 3D para recrear un corazón humano sintético para el sistema.

"Nuestro corazón biorobótico puede ayudar a mejorar el ciclo de diseño del dispositivo, permitir iteraciones rápidas, obtener la aprobación de los organismos reguladores y lanzarlos al mercado rápidamente", concluye Roche.