Investigadores en China y Suiza han desarrollado vasos sanguíneos electrónicos que se pueden sintonizar activamente para abordar cambios sutiles en el cuerpo después de su implantación. Los vasos sanguíneos, hechos de una membrana conductora de metal-polímero que es flexible y biodegradable, imitan los vasos sanguíneos naturales, fueron conductores en experimentos in vitro y pudieron reemplazar de manera efectiva las arterias clave en conejos.
La investigación, publicada el 1 de octubre en la revista Matter, podría superar las limitaciones de los vasos sanguíneos de ingeniería de tejidos convencionales (TEBV), que sirven como andamios pasivos, al coordinarse con otros dispositivos electrónicos para entregar material genético, permitir la liberación controlada de fármacos y facilitar la formación de nuevo tejido vascular endotelial.
«Tomamos la estructura natural que imita los vasos sanguíneos y la superamos integrando funciones eléctricas más completas que pueden proporcionar tratamientos adicionales, como la terapia génica y la estimulación eléctrica«, comenta el autor principal Xingyu Jiang, investigador de la Universidad Southern de Ciencias y Tecnología y el Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología de China.
Investigaciones anteriores habían desarrollado una variedad de TEBV que brindan soporte mecánico para bloqueos difíciles de tratar de pequeños vasos sanguíneos en pacientes con enfermedades cardiovasculares. Pero esos TEBV tienen limitaciones: no pueden ayudar de manera proactiva a regenerar el tejido de los vasos sanguíneos y, a diferencia del tejido natural, a menudo causan inflamación en respuesta al flujo sanguíneo. «Ninguno de los TEBV de pequeño diámetro existentes ha cumplido con las demandas del tratamiento de enfermedades cardiovasculares«, asegura Jiang.
Para superar las limitaciones de las tecnologías existentes, Jiang y sus compañeros fabricaron vasos sanguíneos electrónicos biodegradables utilizando una varilla cilíndrica para enrollar una membrana conductora de metal-polímero hecha de poli(L-lactida-co-ε-caprolactona). Demostraron que, en el laboratorio, la estimulación eléctrica del vaso sanguíneo aumentaba la proliferación y migración de células endoteliales en un modelo de cicatrización de heridas, lo que sugiere que la estimulación eléctrica podría facilitar la formación de nuevo tejido vascular endotelial.
Los investigadores también integraron los circuitos flexibles de los vasos sanguíneos con un dispositivo de electroporación, que aplica un campo eléctrico para hacer que las membranas celulares sean más permeables, y observaron que las tecnologías combinadas entregaron con éxito ADN de proteína verde fluorescente en tres tipos de células de vasos sanguíneos en el laboratorio.
A continuación, los investigadores probaron el dispositivo en conejos de Nueva Zelanda, reemplazando sus arterias carótidas, que suministran sangre al cerebro, el cuello y la cara, por vasos sanguíneos electrónicos. Jiang y sus compañeros controlaron los implantes utilizando imágenes de ultrasonido Doppler durante el transcurso de tres meses, y encontraron que el dispositivo permitía un flujo sanguíneo suficiente durante toda la duración de la prueba. Las pruebas de imagen que utilizan rayos X y tinte para observar el interior de las arterias revelaron que las arterias artificiales parecían funcionar tan bien como las naturales, sin signos de estrechamiento. Cuando los investigadores retiraron los implantes y analizaron los órganos internos de los conejos al final del período de tres meses, no descubrieron evidencia de que los dispositivos hubieran producido una respuesta inflamatoria.
Si bien estos vasos sanguíneos electrónicos demostraron ser prometedores como arterias sustitutas en conejos, Jiang reconoce que deben trabajar más antes de que la tecnología esté lista para ensayos en humanos, incluidas pruebas de seguridad a largo plazo en cohortes más grandes de conejos y otros animales. Además, para que sean adecuados para la implantación a largo plazo, los vasos sanguíneos electrónicos deberían estar emparejados con dispositivos electrónicos más pequeños que el dispositivo de electroporación utilizado en este estudio.
«Es necesario realizar optimizaciones integrando estos vasos sanguíneos con dispositivos minimizados, como baterías minimizadas y sistemas de control integrados, para hacer que todas las partes funcionales sean completamente implantables e incluso completamente biodegradables en el cuerpo«, concluye Jiang. Los investigadores también esperan que esta tecnología pueda algún día combinarse con inteligencia artificial para recopilar y almacenar información detallada sobre la velocidad sanguínea, la presión arterial y los niveles de glucosa en sangre de un individuo.
Fuente: Matter.
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