Una membrana para el corazón en 3D abre el camino para prevenir enfermedades letales

• Está hecha con silicona y sensores y es ultrafina
• Se conecta con hardware externo, desde el que se carga y dirige
• De momento se ha probado con corazones de conejo

Membrana multifuncional y elástica impresa en 3D.

Científicos de universades de Estados Unidos, China, Singapur y Corea han presentado un estudio sobre unas membranas multifuncionales y elásticas impresas en 3D que han desarrollado y que envuelven el pericardio -la envoltura del corazón-.

Estas membranas, que proporcionan una interfaz mecánica estable durante los ciclos cardíacos normales, abren el camino para implementar dispositivos para diagnosticar y diseñar terapias de enfermedades cardíacas letales con alta precisión.

El artículo de la investigación dirigida por el físico y químico de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, John Rogers, ha sido publicado en la revista Nature (está accesible en este PDF).

Fabricación de las membranas 3D

Según explica el estudio, la fabricación comienza con la creación de una fina membrana elástica 3D que tiene la forma del corazón. Para ello, primero capturan la geometría del órgano con técnicas de segmentación óptica.

Después, una impresora 3D comercial crea un modelo sólido del corazón en una escala proporcionada. Este modelo sirve para colocar sobre él sistemas ultrafinos de sensores electrónicos y optoelectrónicos que se fabrican en una superficie aparte y se integran con una capa de silicona. 

Los investigadores han empleado materiales que pueden colocarse en un corazón vivo, lo que supondría una especie de pericardio artificial. Para crear estos componentes han empleado modernos métodos de tecnologías de circuitos integrados y han logrado una resolución espacial que va más allá de lo que es posible conseguir con matrices ensambladas manualmente.

El sistema lleva incorporado un cable fino y flexible que conecta la membrana con un hardware externo que captura los datos, la provee de energía y permite controlarla.

Integración a un corazón vivo

Como explica el estudio, la membrana 3D está diseñada con unas dimensiones ligeramente más pequeñas que las de un corazón real para proporcionar la elasticidad adecuada y un soporte mecánico para permitir que haya con el pericardio durante la sístole y la diástole. 

Además las presiones son lo suficientemente pequeñas para evitar que se interrumpan los comportamientos naturales del tejido cardíaco.

De momento, los investigadores han probado la membrana con corazones de conejo, pero afirman que se podría aplicar a un corazón humano e incluso a otros órganos.

El futuro de la membrana

Los firmantes del estudio apuntan que se ha abierto un camino para integrar materiales con sensores electrónicos en 3D y diseñar órganos específicos, es decir, que existe una utilidad potencial para investigación biomédica y aplicaciones clínicas. 

En el caso concreto de la membrana del pericardio se podría utilizar para identificar regiones críticas que originan arritmias, isquemia o insuficiencia cardíaca y se podrían guiar las intervenciones terapéuticas para enfermedades de corazón letales.

Asimismo, señalan que existen "desafíos pendientes" en el caso de querer diseñar implantes para enfermos crónicos, como determinar las fuentes de alimentación de energía, control y comunicación con el exterior o la encapsulación.