Por Canuto  

Investigadores de la UNSW han desarrollado un corazón robótico suave que reproduce enfermedades cardíacas y ofrece un entorno realista para probar dispositivos. Este avance promete reducir la dependencia de animales en pruebas y permitir tratamientos personalizados.
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  • El modelo incluye válvulas artificiales, músculos papilares y cuerdas tendinosas que replican la anatomía humana.
  • Puede imitar condiciones como regurgitación mitral y ICFEP, validado con mediciones clínicas.
  • Podría acelerar el desarrollo de dispositivos médicos y reducir el uso de animales en investigación.

 

Un equipo de investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) ha desarrollado un corazón robótico suave que imita enfermedades del corazón humano. Este avance podría cambiar la forma en que se estudian las afecciones cardíacas y se prueban dispositivos médicos.

Los hallazgos fueron publicados en Nature Communications y Advanced Science, y reseñados por el medio Robohub.

Un corazón robótico que imita enfermedades

El modelo desarrollado en la UNSW es una réplica suave y flexible del lado izquierdo del corazón humano. Incluye válvulas artificiales, músculos papilares y cuerdas tendinosas, estructuras críticas para la función cardíaca.

El dispositivo puede reproducir con precisión el proceso de válvulas con fugas, donde la sangre fluye hacia atrás. Esa condición aumenta el riesgo de insuficiencia cardíaca y otras complicaciones potencialmente mortales.

El equipo de investigación espera que este robot suave ayude a comprender mejor las afecciones cardíacas y reducir la dependencia de pruebas con animales.

Cómo funciona el modelo

El corazón robótico está hecho de membranas de silicona que forman las cámaras internas. Músculos artificiales robóticos suaves envueltos alrededor de la estructura reproducen la contracción y el retorcimiento natural del corazón.

Estos músculos son impulsados por presión hidráulica, controlada para imitar el movimiento real del músculo ventricular. El modelo incluye un sistema para ajustar la tensión en los músculos papilares artificiales que soportan la válvula mitral.

Al modificar esa tensión, los investigadores pueden recrear condiciones como prolapso de la válvula mitral y regurgitación.

La inclusión de esta característica fisiológica específica permite reproducir enfermedades en las que la válvula tiene fugas.

Resultados y validación

Usando imágenes de ultrasonido y mediciones de presión y flujo sanguíneo, los investigadores mostraron que el corazón artificial se comporta de manera similar a un corazón humano. La función valvular saludable produjo patrones de presión y flujo normales.

Al introducir enfermedad, se observaron cambios característicos en los pacientes. El profesor Scientia Nigel Lovell, director de la Escuela de Ingeniería Biomédica, dijo que las imágenes de ultrasonido se asemejaron a las imágenes cardíacas humanas.

Además, probaron un catéter cardíaco robótico dentro del modelo latiente, que pudo navegar y detectar contacto con estructuras en movimiento.

Reducción de la dependencia de modelos animales

El simulador ofrece un entorno controlable y repetible, lo que podría reducir la necesidad de estudios con animales durante las etapas iniciales del desarrollo de dispositivos médicos.

El profesor Do explicó que la plataforma ofrece control sobre la función cardíaca mientras mantiene relevancia anatómica y fisiológica.

Esto reduciría los costos y las preocupaciones éticas asociadas con las pruebas en animales.

Los investigadores se enfocan en la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada (ICFEP), que constituye el 50% de los casos de insuficiencia cardíaca.

Simularon la capacidad reducida del corazón para relajarse entre latidos, mostrando que la sangre fluía más lentamente y aumentaba la presión dentro del corazón.

Estos cambios coincidieron con lo que se observa en pacientes con ICFEP.

Futuro: medicina personalizada y desafíos

Los investigadores visualizan un futuro en el que se podrían crear versiones específicas del paciente del modelo utilizando datos de imágenes médicas.

Estos modelos personalizados podrían ayudar a los médicos a evaluar dispositivos y tratamientos antes de operar.

El profesor Do mencionó que la plataforma podría informar decisiones sobre el tipo, tamaño y parámetros funcionales del implante.

Sin embargo, el modelo actual es una prueba de concepto, no una herramienta clínica terminada.

Quedan desafíos como mejorar los materiales, refinar los sistemas de control y hacer que el dispositivo sea más compatible con las imágenes médicas.

También se necesita validar la plataforma contra datos reales de pacientes.

El siguiente paso es una validación más profunda contra datos clínicos, comparándola sistemáticamente con una amplia gama de anatomías y severidades de enfermedad. El equipo de la UNSW espera que con mayor desarrollo esta tecnología sea adoptada en entornos clínicos.

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