El año pasado se produjeron en España 26.851 muertes por enfermedades isquémicas del corazón, entre las que se incluyen principalmente los infartos de miocardio, según datos del Instituto Nacional de Estadística (INE). Unas afecciones a las que, desde hace tiempo, se trata de detectar con tecnologías como un estetoscopio con inteligencia artificial (IA) o parches inteligentes.

Continuando esta línea, un grupo de ingenieros del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado un nuevo parche programable que se puede colocar en el corazón, ayudando a curarlo, a administrar medicamentos y a favorecer la curación de los tejidos y el crecimiento de vasos sanguíneos tras un infarto.

Un parche que está ideado para transportar varios medicamentos diferentes que se pueden liberar en diferentes momentos, siguiendo un calendario preprogramado. Cabe señalar que el infarto es una emergencia médica en la que, por culpa de que una arteria se tapa, una parte del corazón deja de recibir sangre y oxígeno, y esa zona puede dañarse gravemente si no se actúa rápido.​

Curar el corazón

Cuando una persona sufre un infarto, generalmente acaba sometiéndose a una cirugía de bypass —para que la sangre y el oxígeno puedan evitar un bloqueo y llegar al corazón—, que mejora el riego sanguíneo, pero no repara el tejido cardíaco dañado. Algo que sí consigue el nuevo parche ideado por los ingenieros del MIT, que han publicado su estudio en Cell Biomaterials.

Este parche ha sido diseñado para liberar distintos medicamentos de forma escalonada a lo largo del tiempo, facilitando así la reparación de los tejidos. En muchas enfermedades, especialmente las cardíacas, es necesario adaptar el tratamiento a cada fase del proceso, pero la mayoría de los sistemas actuales administran todos los fármacos de una sola vez.

Gracias a esta liberación controlada, es posible alinear la administración de medicamentos con las distintas etapas de recuperación y optimizar su eficacia, según indican los ingenieros.

"Queríamos ver si era posible administrar una intervención terapéutica cuidadosamente orquestada para ayudar a sanar el corazón, justo en el lugar del daño, mientras el cirujano ya está realizando la cirugía a corazón abierto", explica en un comunicado Ana Jaklenec, investigadora principal en el Instituto Koch para la Investigación Integrativa sobre el Cáncer del MIT.

Para conseguirlo, el equipo de investigación modificó unas diminutas partículas diseñadas para transportar medicamentos, desarrolladas en trabajos anteriores.

Estas microcápsulas, fabricadas con un plástico especial llamado PLGA y similares a diminutas tazas de café con tapa, actúan como pequeños recipientes sellados que permiten introducir el fármaco en su interior de forma segura.

Los ingenieros modificaron el peso molecular de los polímeros utilizados para las tapas, logrando controlar la velocidad a la que se degradan. Esto les permite programar la liberación de los fármacos en momentos determinados. Y para ello diseñaron partículas que se descomponen durante los 1-3, 7-9 y 12-14 días tras la implantación.

También establecieron un régimen de tres medicamentos que favorecen la curación cardíaca de distintas formas: uno que libera neuregulina-1, un factor de crecimiento que ayuda a prevenir la muerte celular; otro que dispensa VEGF, un factor de crecimiento que promueve la formación de vasos sanguíneos alrededor del corazón; y otro que dispensa un pequeño fármaco llamado GW788388.

Este último medicamento inhibe la formación de tejido cicatricial que puede producirse tras un infarto. "Cuando el tejido se regenera, sigue una secuencia cuidadosamente programada de pasos. La doctora Wang —autora principal del estudio— ha creado un sistema que libera los componentes clave en el momento justo, en la secuencia que el cuerpo emplea de forma natural para sanar", comenta Jaklenec.

Los investigadores explican que para su parche integraron filas de estas partículas en láminas delgadas de un hidrogel resistente y flexible, similar a una lente de contacto y que está compuesto por alginato y PEGDA, dos polímeros que se descomponen en el organismo.

Para este estudio, fabricaron parches compactos y de pequeño tamaño, de solo unos pocos milímetros. "Encapsulamos matrices de estas partículas en un parche de hidrogel y luego podemos implantar quirúrgicamente este parche en el corazón. De esta manera, estamos programando realmente el tratamiento en el propio material", explica Erika Wang, antigua investigadora posdoctoral del MIT.

"Conseguir un corazón más fuerte"

Los ingenieros del MIT han realizado un estudio en ratas en el que demostraron que su parche redujo un 50 % la cantidad de tejido cardíaco dañado y mejoró de forma significativa la función cardíaca. Además, señalan que si se aprueba su uso en humanos, podría ayudar a las personas que han sufrido un infarto a recuperar mayor parte de su función cardíaca de lo que actualmente es posible.

"Cuando alguien sufre un infarto grave, el tejido cardíaco dañado no se regenera de forma eficaz, lo que conlleva una pérdida permanente de función cardíaca. El tejido que se ha dañado no se recupera. Nuestro objetivo es restaurar esa función y ayudar a las personas a conseguir un corazón más fuerte y resistente tras un infarto de miocardio", señala Jaklenec.

Después de fabricar estos parches, los científicos decidieron ponerlos a prueba en estructuras esféricas creadas en laboratorio que imitan el tejido del corazón. Para ello, utilizaron células especializadas del músculo cardíaco, obtenidas a partir de células madre avanzadas, junto a otros tipos celulares esenciales como las células endoteliales y los fibroblastos, componentes fundamentales para el funcionamiento del órgano.​

Luego expusieron estas esferas a condiciones de baja oxigenación con el objetivo de simular los efectos de un infarto y, después, colocaron los parches sobre ellas. Con esto comprobaron que su dispositivo favorecía el crecimiento de vasos sanguíneos, ayudaba a la supervivencia de más células y reducía la aparición de fibrosis.

Mientras que en los ensayos en ratas también observaron mejoras importantes tras el tratamiento con el parche en comparación con la ausencia de tratamiento o la administración intravenosa de los mismos medicamentos: los animales mostraron una supervivencia un 33 % superior, una reducción del 50 % en la cantidad de tejido dañado y un aumento significativo del volumen cardíaco expulsivo.

Los ingenieros demostraron, igualmente, que los parches terminaban por disolverse con el tiempo, dejando una fina capa tras un año que no perturba la función mecánica del corazón. Ahora mismo, para colocar el parche es necesario hacer una operación, pero los científicos están estudiando cómo hacer que estas microcápsulas puedan ir dentro de stents (pequeños tubos) que se introducen en las arterias, con lo que los medicamentos se podrían administrar de forma programada y sin cirugía mayor.