Para imitar la acción de bombeo del corazón, el equipo fabricó mangas similares a los brazaletes para medir la presión arterial que envuelven un corazón impreso. La parte inferior de cada manga se asemeja a un plástico de burbujas con un patrón preciso. Cuando la manga está conectada a un sistema neumático, los investigadores pueden ajustar el flujo de aire para inflar rítmicamente las burbujas de la manga y contraer el corazón, replicando la capacidad de bombeo de sangre del paciente.
“No solo estamos imprimiendo la anatomía del corazón, sino también replicando su mecánica y fisiología”, dice la profesora de ingeniería mecánica Ellen Roche, quien dirigió un equipo que desarrolla un “corazón híbrido biorobótico”—una réplica general hecha de músculo sintético que podría controlarse para imitar los latidos del corazón— en enero de 2020. “Esa es la parte que nos emociona”.
Los investigadores también pueden inflar una manga separada que rodea una aorta impresa para contraer el vaso. Esta constricción, dicen, se puede ajustar para imitar la estenosis aórtica, una condición en la que la válvula aórtica se estrecha, lo que hace que el corazón trabaje más para impulsar la sangre a través del cuerpo.
Los médicos suelen tratar la estenosis aórtica implantando quirúrgicamente una válvula sintética diseñada para ensanchar la natural. En el futuro, dice el equipo, los médicos podrían potencialmente implantar una variedad de válvulas en un modelo impreso del corazón y la aorta para ver qué diseño resulta en la mejor función y ajuste. Las réplicas de corazón también podrían ser utilizadas por laboratorios de investigación y fabricantes de dispositivos médicos como plataformas realistas para probar terapias para varios tipos de enfermedades cardíacas.
“Todos los corazones son diferentes”, dice Luca Rosalía, estudiante de posgrado en el Programa .-Harvard en Ciencias y Tecnología de la Salud y coautor de un papel sobre el trabajo, quien recreó la configuración del laboratorio en su dormitorio para continuar modificando el diseño durante el cierre de covid-19. “Hay variaciones masivas, especialmente cuando los pacientes están enfermos”.
En última instancia, dice Roche, las réplicas podrían ayudar a desarrollar e identificar tratamientos ideales para personas con una anatomía cardíaca especialmente distintiva, que a menudo se desarrolla a medida que los corazones y los vasos sanguíneos trabajan para superar la función comprometida.
“Diseñar de manera inclusiva para una amplia gama de anatomías y probar intervenciones en este rango puede aumentar la población objetivo direccionable para procedimientos mínimamente invasivos”, dice.