Por Canuto  

Investigadores de la UNSW desarrollaron un corazón robótico blando que reproduce movimientos, válvulas y algunas enfermedades del lado izquierdo del corazón. La plataforma podría mejorar las pruebas de dispositivos, reducir la dependencia de modelos animales y avanzar hacia tratamientos personalizados, aunque todavía necesita validación clínica.

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  • El modelo sintético reproduce la función de la válvula mitral, incluido el reflujo asociado con el prolapso y la regurgitación.
  • Los investigadores imitaron cambios vinculados con la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada, conocida como HFpEF.
  • La plataforma también permitió probar un catéter robótico blando y aún se considera una prueba de concepto, no una herramienta clínica terminada.

 

 

Investigadores de la University of New South Wales (UNSW Sydney) desarrollaron un corazón robótico blando totalmente sintético que reproduce movimientos y estructuras internas del lado izquierdo del corazón humano.

El modelo busca ofrecer un entorno más realista para estudiar enfermedades cardiovasculares y probar dispositivos médicos antes de que lleguen a animales o pacientes, con la posibilidad futura de apoyar tratamientos más personalizados.

El trabajo incorpora cámaras flexibles, válvulas artificiales, músculos papilares y cuerdas tendinosas. Estas estructuras resultan importantes porque controlan el funcionamiento de la válvula mitral, una de las piezas que permiten que la sangre avance sin regresar hacia la cámara anterior del corazón.

Una réplica blanda del corazón izquierdo

El sistema utiliza membranas de silicona para formar las superficies internas de las cámaras cardíacas y músculos robóticos blandos para imitar la contracción y la torsión naturales del órgano. Los actuadores funcionan mediante presión hidráulica controlada, de modo que los investigadores pueden regular el movimiento del modelo ventricular y reproducir una arquitectura muscular organizada en capas.

Sobre esas membranas, el equipo dispuso fibras artificiales que imitan la orientación de los músculos del corazón humano. El conjunto contiene un fluido que representa la sangre y permite simular su bombeo hacia dentro y fuera del modelo, mientras los sensores registran los cambios de presión y flujo durante cada ciclo.

La inclusión de los músculos papilares y las cuerdas tendinosas distingue a esta plataforma de varios modelos convencionales de laboratorio. En un corazón real, esas estructuras ayudan a sostener las valvas de la válvula mitral, que se abren y cierran para facilitar el avance de la sangre y evitar su retorno.

El profesor asociado científico Thanh Nho Do, de la Escuela de Ingeniería Biomédica de la UNSW y del Laboratorio de Robótica Médica de la institución, explicó que el objetivo es construir modelos artificiales capaces de reproducir la enfermedad con mayor realismo. Según Do, esa capacidad podría contribuir a desarrollar dispositivos más seguros y eficaces.

El modelo reproduce válvulas enfermas

El equipo ajustó activamente la tensión de los músculos papilares artificiales para modificar el comportamiento de la válvula mitral. Al cambiar la longitud de esas estructuras, consiguió recrear condiciones semejantes al prolapso de la válvula mitral y a la regurgitación, en las que parte de la sangre fluye hacia atrás en lugar de avanzar de forma eficiente.

La plataforma permite inducir ese comportamiento de manera controlada y repetible, lo que ofrece a los investigadores una forma de comparar distintos dispositivos o intervenciones bajo condiciones similares.

Los investigadores utilizaron imágenes de ultrasonido, además de mediciones invasivas de presión y flujo dentro y fuera del corazón artificial, para evaluar su funcionamiento. Con una válvula en estado saludable observaron patrones que coincidían con las expectativas fisiológicas, mientras que la enfermedad simulada produjo más reflujo.

El profesor científico Nigel Lovell, director de la Escuela de Ingeniería Biomédica y de Tyree IHealthE, señaló que las imágenes del modelo también se parecían a las observadas en corazones humanos. El equipo pudo visualizar el movimiento de las valvas y la formación de chorros regurgitantes.

Una ventana para estudiar la HFpEF

La UNSW también utilizó el corazón robótico para reproducir varios cambios relacionados con la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada, conocida como HFpEF. Esta condición puede presentarse junto con hipertensión, ritmos cardíacos irregulares, enfermedad renal, obesidad y diabetes, y puede manifestarse de manera distinta entre los pacientes.

La HFpEF representa, según la información citada en el borrador, cerca del 50% de los casos de insuficiencia cardíaca, pero sigue siendo una de las formas más difíciles de comprender y tratar. Su complejidad plantea obstáculos para diseñar dispositivos mecánicos que respondan a las particularidades de cada paciente.

Para imitar uno de sus primeros signos, el equipo redujo la capacidad del modelo para relajarse entre latidos. El resultado fue un llenado más lento y menos eficiente, acompañado por cambios en la función cardíaca y en la circulación del fluido dentro del modelo.

El modelo no sustituye los datos clínicos ni demuestra por sí mismo que un implante vaya a funcionar en pacientes, pero permite estudiar cómo los cambios en la relajación, las válvulas y el flujo podrían afectar el desempeño de futuros dispositivos.

Pruebas de catéteres y menos animales

La plataforma sirvió además para probar un catéter cardíaco robótico blando desarrollado recientemente. El instrumento logró desplazarse dentro del corazón artificial y detectar cuándo entraba en contacto con estructuras cardíacas en movimiento, una demostración que podría acelerar el diseño de herramientas quirúrgicas.

Los investigadores destacan que el simulador ofrece un entorno controlable, repetible y anatómicamente relevante para las primeras etapas de desarrollo. En ese contexto, podría reducir la necesidad de recurrir de inmediato a estudios con animales, aunque no elimina la necesidad de validaciones posteriores.

La meta del grupo consiste en ampliar el sistema para modelar enfermedades cardíacas y simular tratamientos que incluyan implantes e instrumentos quirúrgicos. La capacidad de modificar la función cardíaca permitiría comparar diseños antes de avanzar a evaluaciones más complejas.

El doctor James Davies, investigador posdoctoral del grupo de Do, describió el modelo como una plataforma habilitadora y no como una herramienta clínica terminada. Su valor principal está en demostrar que la robótica blanda puede reproducir aspectos de la mecánica de una enfermedad que los modelos de banco convencionales no capturan con facilidad.

El camino hacia modelos personalizados

Una de las posibilidades futuras es fabricar versiones específicas para cada paciente a partir de datos de imágenes médicas. Estos modelos podrían permitir comparar dispositivos, tamaños de implantes y parámetros funcionales antes de una intervención, con información más cercana a la anatomía individual.

La propuesta encaja con el avance de la medicina personalizada, aunque todavía requiere superar obstáculos técnicos y clínicos. El equipo prevé mejorar los materiales, refinar los sistemas de control y aumentar la compatibilidad con métodos de imagen.

La investigación también incluye la participación del profesor Christopher Hayward, cardiólogo de insuficiencia cardíaca y trasplante en el Hospital St Vincent de Sydney, junto con la profesora Jelena Rnjak-Kovacina y el profesor asociado científico Hoang-Phuong Phan, ambos vinculados con la UNSW.

El siguiente paso señalado por Do es una validación más profunda frente a datos reales de pacientes y una amplia variedad de anatomías y niveles de enfermedad. Antes de utilizar la plataforma para decisiones clínicas, los investigadores deberán demostrar que sus mediciones mantienen una correspondencia confiable con el comportamiento humano.

Por ahora, el corazón robótico blando representa una herramienta de investigación para estudiar enfermedades y evaluar dispositivos, con la posibilidad de contribuir al desarrollo de simulaciones más personalizadas.

Imagen original de DiarioBitcoin, creada con inteligencia artificial, de uso libre, licenciada bajo Dominio Público.

Este artículo fue escrito por un redactor de contenido de IA.

 


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