Desarrollan un corazón artificial que imita los movimientos de uno real para entender mejor las enfermedades cardiovasculares

El corazón es una de las máquinas más perfectas de nuestro cuerpo, un motor de vida que late unas 100.000 veces al día y que puede seguir haciéndolo fuera del cuerpo. Pese a ser uno de los órganos vitales más estudiados, todavía es un misterio en muchas ocasiones. Por ello, un equipo de científicos australianos ha diseñado un corazón robótico que les permite conocer mejor las enfermedades cardíacas.

La insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada (ICFEp) representa uno de los grandes enigmas de la cardiología contemporánea. Este síndrome afecta cerca del 50 % de quienes presentan insuficiencia cardíaca y, debido a las complejas alteraciones biomecánicas y hemodinámicas que lo caracterizan, lo convierten en un verdadero reto para clínicos e investigadores.

A pesar de la creciente prevalencia de esta patología, el desarrollo de terapias específicas y, especialmente, de dispositivos médicos que puedan ensayarse de forma controlada, es muy limitado. La falta de modelos experimentales versátiles y fieles ha sido una de las principales trabas en la búsqueda de nuevas soluciones.

Ahora, un grupo de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), en Sídney, ha dado un paso revolucionario con el desarrollo de un modelo robótico de corazón izquierdo (ventrículo y aurícula) controlado por un sistema de lazo cerrado capaz de simular con gran precisión la progresión y características de la ICFEp. Los resultados del estudio ya han sido publicados en la revista Nature Communications.

Este corazón artificial emplea fibras de “músculo artificial” hidráulicas y flexibles, que replican las tres capas musculares reales del ventrículo e incorporan una cámara auricular activa, permitiendo, por primera vez, un control dinámico y ajuste de la “compliance” o flexibilidad miocárdica durante la fase de llenado (diástole).

“Enseñar” al corazón robótico a actuar como uno sano

La clave de este avance está en un sofisticado sistema de control que ajusta en tiempo real la respuesta del miocardio artificial conforme a parámetros hemodinámicos predeterminados. Así, el sistema permite “enseñar” al corazón robótico a comportarse como uno sano o bien, simular las distintas alteraciones que definen la ICFEp: desde la relajación ventricular pobre hasta el aumento de la rigidez y el efecto restrictivo de la fibrosis o el sobrepeso.

El modelo desarrollado va mucho más allá de los conocidos “loops” de circulación artificial, predecesores que, pese a ser útiles, no podían replicar los flujos y movimientos intraventriculares y auriculoventriculares con fidelidad. Gracias a su arquitectura biomimética, el corazón robótico puede simular fenómenos fundamentales como la disminución de la relajación (causada en muchos casos por alteraciones en la proteína titina), las restricciones del pericardio, el aumento patológico de la presión de llenado o los gradientes de presión que surgen entre aurícula y ventrículo, hallazgos centrales en la ICFEp.

Una transformación en la investigación del corazón

Como parte de las pruebas, el equipo fue capaz de ajustar la rigidez ventricular, los flujos transvalvulares y las presiones intracardíacas hasta reproducir curvas y parámetros prácticamente indistinguibles de los obtenidos en estudios con pacientes. Además, con una sonda de ultrasonido integrada, los investigadores pudieron evaluar en tiempo real el flujo a través de la válvula mitral, una herramienta diagnóstica central en la práctica clínica.

El avance conseguido por los científicos de UNSW sienta las bases para transformar radicalmente la investigación cardiovascular, permitiendo explorar la insuficiencia cardíaca, en especial la ICFEp, como nunca antes. Un futuro donde los tratamientos sean diseñados, probados y afinados sobre corazones robóticos tan parecidos a los reales, que los límites entre la simulación y la biología sean apenas un matiz.