Logran mediante luz que el implante cardíaco de un niño se expanda acorde con su crecimiento

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Los niños que nacen con un defecto el cual afecta las cavidades inferiores del corazón se someten a una serie de cirugías invasivas en sus primeros años de vida.

La primera cirugía consiste en la implantación de un tubo de plástico denominado shunt para mejorar el flujo sanguíneo.

Sin embargo, a medida que los niños crecen, se suele reemplazar el shunt para adaptarse a los cambios en el cuerpo.

Ahora, investigadores han diseñado un shunt que se expande cuando se activa con la luz.

Si se desarrolla correctamente, este dispositivo podría reducir la cantidad de cirugías a corazón abierto que se realizan en estos niños.

“Después de que el cirujano coloque el tubo por primera vez, estos niños a menudo tienen que someterse a dos o tres cirugías más, quizás incluso cuatro, solo para implantarles un tubo un poco más grande”, enfatiza Christopher Rodell, profesor adjunto de ingeniería biomédica en la Universidad Drexel de Estados Unidos y miembro del equipo de investigación y desarrollo del nuevo shunt que se expande cuando se activa con la luz.

El interior de este nuevo tubo se expande mediante la simple aplicación de un catéter emisor de luz que se inserta dentro del shunt, eliminando la necesidad de cirugías adicionales.

Esos defectos cardíacos congénitos afectan las cavidades inferiores del órgano, conocidas como ventrículos, lo que limita el flujo sanguíneo a los pulmones y otras partes del cuerpo.

Sin la cirugía, los bebés con estas afecciones no pueden sobrevivir.

Estos bebés, que a menudo nacen con un tamaño insuficiente, pueden crecer rápidamente después de la primera cirugía de implantación del shunt.

Para adaptarse a su crecimiento, los cirujanos suelen realizar otra cirugía a corazón abierto.

Cada vez que se realiza este procedimiento, se crea un riesgo para el niño.

En un estudio sobre 360 pacientes sometidos al procedimiento inicial de reconstrucción cardíaca, 41 necesitaron más intervenciones quirúrgicas para implantar un shunt más grande y 7 fallecieron como consecuencia de ello.

Anteriormente, Amy Throckmorton y Kara Spiller, ambas colegas de Rodell en la Universidad Drexel, construyeron un prototipo expandible para reemplazar potencialmente el tipo de shunt más utilizado.

Lo hicieron recubriendo el interior del tubo con un hidrogel que contiene una red de polímeros rodeados de agua unidos entre sí por enlaces denominados enlaces cruzados.

La formación de nuevos enlaces cruzados fuerza al agua a salir del hidrogel y une los polímeros, contrayendo el hidrogel y ensanchando el interior del shunt.

En el diseño inicial, los nuevos enlaces cruzados se formaron automáticamente, sin un desencadenante externo.

Rodell se unió a Throckmorton y Spiller para ayudarlas a rediseñar el shunt con el fin de que los materiales fuesen seguros para el uso clínico y para que pudiera ajustarse para cumplir con las necesidades de cada uno de los niños.

Para ello, desarrolló nuevos polímeros para un hidrogel que formaría nuevos enlaces cruzados y aumentaría el diámetro interno del shunt en respuesta a un desencadenante.

Para iniciar el entrecruzamiento a demanda, Rodell decidió utilizar luz azul porque esta longitud de onda transporta suficiente energía para iniciar la reacción, pero es segura para el tejido vivo.

“La luz siempre ha sido uno de mis desencadenantes favoritos, porque puedes controlar cuándo y dónde la aplicas”, dice Rodell.

Para el nuevo dispositivo, Rodell y Akari Seiner y el resto del equipo adoptaron el uso de un catéter de fibra óptica, esencialmente un tubo largo y delgado con una punta que emite luz.

Para activar el hidrogel sensible a la luz en el interior del shunt, planifican que los cirujanos inserten el catéter en una arteria cerca de la axila y luego es colocado en su posición, eliminando así la necesidad de abrir el tórax del bebé.

En experimentos de laboratorio, descubrieron que podían expandir el shunt gradualmente, variando la expansión según la duración de la exposición a la luz.

Los resultados indican que una vez implantado, los ajustes del shunt podrían personalizarse según el niño.

Descubrieron que podían dilatar el shunt hasta en un 40 %, ampliando su diámetro de 3,5 milímetros a 5 milímetros, casi el tamaño del shunt más grande implantado en niños.

También evaluaron cómo podían responder las células sanguíneas y los vasos sanguíneos al shunt modificado.

No encontraron pruebas de que el tubo implantado causara la formación de coágulos de sangre, una respuesta inflamatoria u otras reacciones que pudieran plantear posibles problemas de salud.

A continuación, el equipo planea probar prototipos de shunt de longitud completa en una configuración artificial que imita al sistema circulatorio humano.

Si estos experimentos tienen éxito, los investigadores pretenden avanzar a experimentos en modelos animales.

El paso final sería el de los ensayos clínicos.

Esta tecnología podría ser útil más allá de las afecciones cardíacas de ventrículo único, según Rodell.

Los cirujanos podrían, por ejemplo, utilizar tubos similares para reemplazar los vasos sanguíneos en niños lesionados en un accidente automovilístico.

“En estos procedimientos, te encuentras con el mismo problema: los niños no son solo pequeños adultos; siguen creciendo”, dice Rodell.

“Eso es algo que debemos tener en cuenta en los biomateriales, cómo se comportará ese injerto con el tiempo”.

Fuente: ACS