Desarrollan injertos vasculares a medida que podrían fabricarse en minutos durante una cirugía

Las lesiones vasculares graves, ya sea por accidentes de tránsito o enfermedades, representan una emergencia quirúrgica en la que los minutos definen la diferencia entre salvar una extremidad o perderla si el flujo sanguíneo no se restablece a tiempo.

El problema es que, para los vasos sanguíneos de menor calibre —aquellos con un diámetro inferior a 6 milímetros—, los cirujanos no cuentan con implantes aprobados clínicamente. La única opción disponible suele ser extraer un vaso de otra parte del cuerpo del propio paciente, una cirugía adicional que implica riesgos, tiempo y no siempre ofrece la talla exacta que el caso requiere.

Ante ese vacío, un equipo de bioingenieros de la Universidad de Harvard desarrolló una plataforma de manufactura aditiva capaz de producir injertos vasculares sintéticos personalizados en apenas minutos. En una primera etapa, el equipo fabricó injertos a escala de centímetros aptos para cirugías en animales pequeños, con el diámetro y el grosor de pared precisos que cada caso requiere.

El avance abre la posibilidad de fabricar el implante directamente en el quirófano, mientras el paciente está en la mesa de operaciones, un concepto que los investigadores denominan "manufactura intraoperatoria“. El trabajo fue publicado en la revista Advanced Materials.

La investigación apunta a transformar la respuesta quirúrgica ante traumatismos vasculares y podría extenderse también a intervenciones cardiovasculares pediátricas.

Una técnica nacida para otro propósito

La tecnología detrás del hallazgo se llama Focused Rotary Jet Spinning (hilado rotatorio enfocado por chorro), una técnica que el laboratorio de Kevin Kit Parker, profesor Tarr de Bioingeniería y Física Aplicada en SEAS de Harvard, había desarrollado originalmente para construir modelos cardíacos en el laboratorio.

El mecanismo es similar al del algodón de azúcar: una solución polimérica líquida se hace girar a alta velocidad mientras chorros de aire la estiran y convierten en fibras ultrafinas. Esas fibras se depositan sobre un molde cilíndrico rotatorio —llamado mandril— y se ensamblan solas en forma de tubo. La estructura resultante, porosa y fibrosa, imita la arquitectura de los vasos sanguíneos naturales.

El nuevo trabajo, liderado por Michael Peters, ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Parker, actualmente investigador visitante en SEAS y científico en NTT Research, demuestra que esa misma técnica puede adaptarse para fabricar injertos vasculares de pequeño diámetro con una velocidad y precisión mayores.

“Las velocidades de fabricación, la personalización y la flexibilidad de nuestras plataformas de fabricación permiten producir injertos diseñados para una lesión particular o un paciente específico”, afirmó Peters en el comunicado de prensa de Harvard

Cómo funciona el injerto y qué pasa dentro del cuerpo

Los injertos se fabrican a partir de un polímero sintético flexible y biocompatible —es decir, tolerado por el organismo sin generar rechazo— que el proceso de hilado organiza en fibras a escala nanométrica y micrométrica. Esa estructura reproduce la matriz extracelular del cuerpo humano: la red de proteínas y fibras que actúa como el “sostén” de los tejidos.

Una vez colocado, el injerto cumple dos funciones al mismo tiempo: aporta la resistencia mecánica necesaria para soportar la presión arterial y actúa como un andamio temporal que el propio organismo va reemplazando con tejido vivo. Con el tiempo, el material sintético se degrada mientras las células del paciente reconstruyen la pared del vaso desde adentro.

Uno de los objetivos centrales del diseño es lograr una endotelización rápida. El término refiere al proceso por el cual la pared interna del tubo artificial se cubre con las células especializadas que recubren naturalmente los vasos sanguíneos y permiten que la sangre fluya sin obstrucciones ni coágulos —algo así como que el cuerpo “adopte” el implante y lo haga propio.

Peters indicó en el comunicado que el siguiente paso es “escalar a modelos animales más grandes y ver cómo se desempeñan estos injertos en diferentes condiciones hemodinámicas, a distintas presiones y caudales volumétricos durante períodos más prolongados de tiempo” —es decir, comprobar cómo se comportan los injertos ante variaciones en la velocidad y la presión con que la sangre circula por el vaso.

De la sala de cirugía al futuro de los implantes a medida

Más allá de una cirugía traumatológica, los investigadores identifican un área de aplicación: la cirugía cardíaca pediátrica. Los niños que nacen con defectos cardíacos congénitos suelen requerir intervenciones quirúrgicas altamente individualizadas, donde contar con injertos fabricados a medida y en tiempo real podría ampliar las posibilidades terapéuticas.

Parker, por su parte, trazó una visión de largo plazo para este tipo de tecnología. “Los dentistas ya lo hacen con impresión 3D”, señaló el profesor. A su vez, afirmó que las plataformas de manufactura aditiva de alta velocidad permitirán cumplir las Buenas Prácticas de Manufactura exigidas por la FDA en el quirófano mientras el paciente está en la mesa, según el comunicado institucional.

El equipo tiene previsto avanzar en pruebas con modelos animales de mayor escala para evaluar el comportamiento de los injertos bajo distintas condiciones de presión y flujo sanguíneo a lo largo del tiempo.