Ingenieros del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) han desarrollado un parche flexible para la administración programada de fármacos que se puede colocar sobre el corazón después de un infarto.
El dispositivo está diseñado para fomentar la curación y la regeneración del tejido cardíaco. Además, este parche tiene la capacidad de transportar diferentes medicamentos y liberarlos en momentos específicos, siguiendo un calendario preprogramado.
Según la investigación realizada en ratas, este tratamiento innovador logró reducir en un 50% la cantidad de tejido cardíaco dañado y mejoró notablemente la función cardíaca.
Los investigadores creen que, de ser aprobado para su uso en humanos, este parche podría ayudar a las víctimas de ataques cardíacos a recuperar una mayor función cardíaca de lo que es posible con los tratamientos actuales.
Diseño y objetivo del parche
Ana Jaklenec, investigadora principal del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, explicó la necesidad del proyecto. “Cuando alguien sufre un ataque cardíaco importante, el tejido cardíaco dañado no se regenera de manera efectiva, lo que provoca una pérdida permanente de la función cardíaca. El tejido que resultó dañado no se recupera”, afirmó. Jaklenec añadió que el objetivo es "restaurar esa función y ayudar a las personas a recuperar un corazón más fuerte y resistente después de un infarto de miocardio”.
Jaklenec y Robert Langer, profesor en el MIT y coautor principal del estudio, colaboraron con Erika Wang (autora principal) en la investigación, publicada hoy en la revista 'Cell Biomaterials'. El equipo del MIT buscó crear un parche que pudiera aplicarse durante una cirugía de 'bypass', ya que esta operación mejora el flujo sanguíneo, pero no repara el tejido dañado. El parche está diseñado para administrar medicamentos durante un período prolongado, promoviendo la curación. "Queríamos ver si es posible ofrecer una intervención terapéutica precisamente orquestada para ayudar a curar el corazón, justo en el sitio del daño, mientras el cirujano ya está realizando una cirugía a corazón abierto", señaló Jaklenec.
Liberación programada de 3 fármacos
Para lograr una administración programada, los investigadores adaptaron micropartículas que ya habían desarrollado, compuestas por cápsulas de PLGA (un polímero) selladas con el fármaco en su interior. Al modificar el peso molecular de los polímeros utilizados para sellar las cápsulas, los científicos pueden controlar la velocidad de degradación y, por lo tanto, el momento exacto en que se libera el contenido. Para esta aplicación, se diseñaron partículas que se descomponen en 3 fases: días 1-3, días 7-9 y días 12-14 después de la implantación.
Este mecanismo permitió diseñar un régimen con 3 fármacos que promueven la curación de distintas maneras. El primer conjunto de partículas libera neuregulina-1, un factor de crecimiento que previene la muerte celular. En el siguiente periodo, se libera VEGF, un factor que promueve la formación de vasos sanguíneos. La última fase libera GW788388, un fármaco de molécula pequeña que inhibe la formación de tejido cicatricial que puede aparecer tras un ataque cardíaco. "Cuando el tejido se regenera, sigue una serie de pasos cuidadosamente cronometrados", explicó Jaklenec. "La Dra. Wang creó un sistema que entrega componentes clave justo en el momento adecuado, en la secuencia que el cuerpo usa naturalmente para curarse".
Pruebas y resultados prometedores
Los investigadores incrustaron filas de estas micropartículas en láminas delgadas de un hidrogel resistente, hecho de alginato y PEGDA, polímeros biocompatibles similares a los de las lentillas. Para el estudio, crearon parches en miniatura de pocos milímetros. "Encapsulamos matrices de estas partículas en un parche de hidrogel, y luego podemos implantar quirúrgicamente este parche en el corazón. De esta manera, realmente estamos programando el tratamiento en este material", explicó Wang.
Las pruebas iniciales se realizaron en esferas de tejido cardíaco que incluían cardiomiocitos, células endoteliales y fibroblastos cardíacos humanos. Las esferas fueron expuestas a condiciones de bajo oxígeno para simular un infarto y, al aplicar los parches, se observó un aumento en el crecimiento de vasos sanguíneos, una mayor supervivencia celular y una reducción en la fibrosis.
Los ensayos en un modelo de rata con ataque cardíaco mostraron mejoras significativas. En comparación con los animales que no recibieron tratamiento o se les inyectó los fármacos por vía intravenosa, los tratados con el parche mostraron una supervivencia un 33% mayor, una reducción del 50% en el tejido dañado y un aumento notable en el gasto cardíaco. Los investigadores también demostraron que el parche se disuelve de forma gradual en el cuerpo a lo largo de un año.
Planes de futuro
De los fármacos probados, neuregulina-1 y VEGF ya han sido probados en ensayos clínicos para tratar afecciones cardíacas, mientras que GW788388 solo se ha explorado en modelos animales. El equipo del MIT ahora espera probar sus parches en otros modelos animales para avanzar hacia un ensayo clínico en el futuro.
La versión actual requiere implantación quirúrgica, pero los investigadores están estudiando la posibilidad de incorporar estas micropartículas en 'stents' para administrar fármacos en un horario programado a través de las arterias.
Cifras y datos clave
| Detalle de la Innovación |
Información clave |
| Dispositivo |
Parche flexible de administración programada de fármacos. |
| Tecnología |
Micropartículas de polímero (PLGA) incrustadas en un hidrogel (alginato y PEGDA). |
| Resultados en ratas |
- Reducción del tejido dañado en un 50%.
- Supervivencia un 33% mayor.
- Aumento significativo del gasto cardíaco.
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| Fármacos liberados |
- Fase 1 (días 1-3): Neuregulina-1 (previene muerte celular).
- Fase 2 (días 7-9): VEGF (promueve vasos sanguíneos).
- Fase 3 (días 12-14): GW788388 (inhibe tejido cicatricial).
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| Tiempo de disolución |
Se disuelve gradualmente a lo largo de 1 año. |
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