Parche bioimpreso para recuperación post infarto de miocardio

Un estudio describe una técnica de impresión tridimensional (3D) que produce andamios biológicos que mejoran significativamente la recuperación de un infarto de miocardio isquémico (IM).

 

El parche de músculo cardiaco, inducido usando células humanas (hCMP) y desarrollado por investigadores de la Universidad de Minnesota (UMN, Minneapolis, Estados Unidos), la Universidad de Alabama (Birmingham, EUA) y la Universidad de Wisconsin (WISC, Madison),  es un armazón de matriz extracelular (ECM) con resolución sub-micrométrica, fabricado utilizando una impresora en 3D excitada con multi-fotones (MPE). En el parche se siembran cincuenta mil cardiomiocitos, células de músculo liso y células endoteliales en una relación 2: 1:1, derivadas de células madre pluripotentes inducidas a partir de células humanas.

 

En un modelo murino, el andamio ECM, sembrado con hCMP, comenzó a generar transitorios de calcio que latían de forma sincrónica después de un día de haber sido sembrados; la velocidad de contracción y de relajación, y las amplitudes de pico de los transitorios de calcio aumentaron significativamente en los siguientes siete días. En los ratones con IM inducido quirúrgicamente, las mediciones de la función cardíaca, el tamaño del infarto, la apoptosis, la densidad vascular y de las arteriolas, además de la proliferación celular un mes después del tratamiento, fueron significativamente mejores en ratones tratados con hCMPs que en aquellos tratados con andamios libres de células. El estudio fue publicado el 14 de abril de 2017, en la revista “Circulation Research”.

 

“El modelo digital se convierte en una estructura física mediante la impresión en 3D con proteínas nativas del corazón y la integración de los tipos de células cardíacas derivadas de las células madre. Sólo con la impresión en 3D, de este tipo, podemos lograr una resolución de micras, necesaria para imitar las estructuras de tejido cardiaco nativo”, dijo la profesora asociada, de ingeniería biomédica, Brenda Ogle, PhD, de la UMN. “Estamos bastante sorprendidos por lo bien que funcionó, dada la complejidad del corazón. Nos alentó ver que las células se habían alineado en el andamio y mostraban una onda continua de señal eléctrica que se movía a través del parche”.

 

Las impresoras que utilizan la excitación de un fotón único acoplada a una secuencia de foto-máscaras pueden alcanzar una resolución de aproximadamente 30 μm. La técnica más avanzada, la fotoquímica MPE, puede restringir la excitación en 3D, a través de un método análogo a la microscopía de barrido láser multi-fotón. Se puede determinar una resolución de menos de una micra, a través de la función de extensión de punto MPE, y puede así, aproximarse al tamaño de componentes de la ECM nativa. La técnica también se puede combinar con prototipos rápidos y los diseños asistidos por computadora, para fabricar esencialmente cualquier estructura 3D.