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Aug 02, 2023

El corazón es un órgano complejo con un propósito simple: bombear sangre hacia adentro y hacia afuera.

Lo hace a través de una red interconectada de células cardíacas rectangulares llamadas cardiomiocitos que bombean sangre hacia la parte superior del corazón (a través de las aurículas) y hacia afuera a través de los ventrículos en la parte inferior. Las células marcapasos del corazón lo mantienen funcionando a entre 60 y 100 latidos por minuto, dependiendo de la frecuencia cardíaca basal de la persona.

Debido a la complejidad del corazón, los intentos de imprimir en 3D una versión modelo para utilizarlo en pruebas de drogas, o incluso para implantarlo dentro de una persona viva, han fracasado... hasta ahora.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard han anunciado un modelo impreso en 3D de un ventrículo que late con su propio ritmo inherente cuando se estimula con electricidad. El truco reside en un nuevo tipo de tinta de gel con infusión de fibra (FIG) diseñada para que las fibras del interior se conecten entre sí como lo hacen los cardiomiocitos.

"La tinta FIG es capaz de fluir a través de la boquilla de impresión pero, una vez impresa la estructura, mantiene su forma 3D", dijo Suji Choi, investigador asociado de SEAS, en una entrevista con Harvard News. "Debido a esas propiedades, descubrí que es posible imprimir una estructura similar a un ventrículo y otras formas complejas en 3D sin utilizar materiales de soporte o andamios adicionales".

La nueva tinta 3D comenzó con una idea del investigador postdoctoral, Luke MacQueen, pero se desarrolló dentro del laboratorio de Kevin Parker, jefe del grupo de biofísica de enfermedades en SEAS. La máquina permite tejer un material de microfibra especialmente delicado.

Choi usó la máquina para hacer una lámina delgada, similar al algodón, que rompió en pequeños segmentos, usando ondas sonoras, y la añadió a la tinta de hidrogel. Con el tiempo, encontró la proporción correcta entre tinta y segmentos de fibra, que tenían sólo unos 100 micrómetros de largo. Con la tinta adecuada imprimió un ventrículo con fibras y cardiomiocitos que se alineaban como lo harían en un corazón real.

Cuando aplicó una corriente eléctrica de “marcapasos”, el ventrículo se contrajo en una onda coordinada.

"Fue muy emocionante ver cómo la cámara bombeaba de manera similar a cómo bombean los ventrículos del corazón real", dijo Choi.

Ella refinó la estructura hasta que pudo bombear de 5 a 20 veces más volumen de líquido que los intentos anteriores de corazones impresos en 3D, y el equipo quiere hacerlo más grueso y parecido a un corazón.

El corazón real late 100.000 veces al día, ejerciendo cada vez aproximadamente la fuerza necesaria para apretar una pelota de tenis. Por peso, el corazón tiene las mayores necesidades de energía de cualquier órgano humano y depende de una variedad de fuentes de energía.

"En comparación con el corazón real, nuestro modelo de ventrículo está simplificado y miniaturizado", dijo Choi.

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