Las fibras finas y flexibles hechas de nanotubos de carbono ahora han demostrado ser capaces de unir los tejidos cardíacos dañados y entregar las señales eléctricas necesarias para mantener esos corazones latiendo.
Los científicos del Texas Heart Institute THI informan que han utilizado fibras biocompatibles inventadas en la Universidad de Rice en estudios que mostraron que coserlas directamente en el tejido dañado puede restablecer la función eléctrica de los corazones.
"En lugar de impactar y desfibrilar, en realidad estamos corrigiendo la conducción enferma de la cámara de bombeo principal más grande del corazón al crear un puente para evitar y conducir sobre un área cicatrizada de un corazón dañado", dijo el Dr. Mehdi Razavi, cardiólogoy director de Investigación e Innovaciones Clínicas de Electrofisiología en THI, quien co-dirigió el estudio con el ingeniero químico y biomolecular de Rice, Matteo Pasquali.
"Hoy en día no hay tecnología que trate la causa subyacente de la causa número 1 de muerte súbita, las arritmias ventriculares", dijo Razavi. "Estas arritmias son causadas por el disparo desorganizado de los impulsos desde las cavidades inferiores del corazón y son un desafío paratratar en pacientes después de un ataque cardíaco o con tejido cardíaco cicatrizado debido a otras afecciones como insuficiencia cardíaca congestiva o miocardiopatía dilatada ".
Los resultados de los estudios sobre modelos preclínicos aparecen como una Selección del Editor de acceso abierto en la Circulación de la Asociación Americana del Corazón: Arritmia y Electrofisiología. La asociación ayudó a financiar la investigación con una subvención de 2015.
La investigación surge de la invención pionera de 2013 del laboratorio de Pasquali de un método para fabricar fibras conductoras de nanotubos de carbono. Las primeras fibras filiformes del laboratorio tenían un cuarto del ancho de un cabello humano, pero contenían decenas de millones de nanotubos microscópicos.Las fibras también se están estudiando para interfaces eléctricas con el cerebro, para uso en implantes cocleares, como antenas flexibles y para aplicaciones automotrices y aeroespaciales.
Los experimentos mostraron que las fibras no tóxicas recubiertas de polímero, con sus extremos despojados para servir como electrodos, fueron efectivas para restaurar la función durante las pruebas de un mes en modelos preclínicos grandes y en roedores, ya sea que la conducción inicial fuera lenta, cortada o bloqueada,Según los investigadores, encontraron que las fibras cumplían su función con o sin la presencia de un marcapasos.
En los roedores, escribieron, la conducción desapareció cuando se retiraron las fibras.
"El restablecimiento de la conducción cardíaca con fibras de nanotubos de carbono tiene el potencial de revolucionar la terapia para los trastornos eléctricos cardíacos, una de las causas más comunes de muerte en los Estados Unidos", dijo el coautor principal Mark McCauley, quien llevó a cabo muchas delos experimentos como becario postdoctoral en THI. Ahora es profesor asistente de medicina clínica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Illinois.
"Nuestros experimentos proporcionaron el primer respaldo científico para usar un tratamiento basado en material sintético en lugar de un medicamento para tratar la causa principal de muerte súbita en los EE. UU. Y en muchos países en desarrollo de todo el mundo", agregó Razavi.
Pasaron muchas preguntas antes de que el procedimiento pueda avanzar hacia la prueba en humanos, dijo Pasquali. Los investigadores deben establecer una manera de coser las fibras en su lugar usando un catéter mínimamente invasivo, y asegurarse de que las fibras sean lo suficientemente fuertes y flexibles para soportar una paliza constantecorazón a largo plazo. Dijo que también deben determinar qué tan largas y anchas deben ser las fibras, exactamente cuánta electricidad necesitan transportar y cómo se desempeñarían en los corazones en crecimiento de los pacientes jóvenes.
"La flexibilidad es importante porque el corazón está latiendo y moviéndose continuamente, por lo que todo lo que esté adherido a la superficie del corazón se deformará y flexionará", dijo Pasquali, quien tiene citas en la Escuela de Ingeniería Brown de Rice y la Escuela de Ciencias Naturales Wiess.
"Un buen contacto interfacial también es crítico para captar y entregar la señal eléctrica", dijo. "En el pasado, se tenían que combinar varios materiales para lograr conductividad eléctrica y contactos efectivos. Estas fibras tienen ambas propiedades incorporadas pordiseño, que simplifica enormemente la construcción del dispositivo y reduce los riesgos de fallas a largo plazo debido a la delaminación de múltiples capas o recubrimientos ".
Razavi señaló que si bien hay muchos medicamentos antiarrítmicos efectivos disponibles, a menudo están contraindicados en pacientes después de un ataque cardíaco. "Lo que realmente se necesita terapéuticamente es aumentar la conducción", dijo. "Las fibras de nanotubos de carbono tienen las propiedades conductoras del metalpero son lo suficientemente flexibles como para permitirnos navegar y entregar energía a un área muy específica de un corazón delicado y dañado ".
La alumna de Rice Flavia Vitale, ahora profesora asistente de neurología y medicina física y rehabilitación en la Universidad de Pensilvania, y Stephen Yan, un estudiante graduado en Rice, son coautores principales del artículo.
Los coautores son Colin Young y Julia Coco de Rice; Brian Greet de THI y Baylor St. Luke's Medical Center; Marco Orecchioni y Lucia Delogu del Città della Speranza Pediatric Research Institute, Padua, Italia; Abdelmotagaly Elgalad, Mathews John,Doris Taylor y Luiz Sampaio, todos de THI; y Srikanth Perike de la Universidad de Illinois en Chicago. Pasquali es profesor de Ingeniería Química y Biomolecular AJ Hartsook, profesor de ciencias de los materiales y nanoingeniería y de química.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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