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.
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El parche está diseñado para promover 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 con ratas, este tratamiento innovador logró reducir en un 50% la cantidad de tejido cardíaco dañado y mejoró de forma notable la función cardíaca. Los investigadores creen que, si es 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, manifestó la importancia del proyecto. "Cuando alguien sufre un ataque cardíaco, el tejido cardíaco dañado no se regenera de manera efectiva, lo que causa una pérdida permanente de la función cardíaca. El tejido que resultó dañado no se recupera", manifestó y añadió que la meta 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 líder del estudio, colaboraron con Erika Wang, publicada hoy en la revista 'Cell Biomaterials'. El equipo del MIT tenía como objetivo 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 elaborada para ayudar a curar el corazón, justo en el sitio dañado, mientras el cirujano ya está realizando una cirugía a corazón abierto", manifestó Jaklenec.
Liberación programada de tres medicamentos
Para lograr una administración programada, los investigadores adaptaron micropartículas que ya habían desarrolladas, compuestas por cápsulas de PLGA (un polímero) y 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 tres etapas: días 1-3, días 7-9 y días 12-14 después de la implantación.
Este mecanismo permitió diseñar un régimen con tres medicamentos que promueven la curación de distintas formas. 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 medicamento 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, la Dra. Wang creó un sistema que entrega componentes clave justo en el momento adecuado, en la secuencia donde el cuerpo usa naturalmente para curarse".
Pruebas y resultados exitosos
Los investigadores introdujeron filas de estas micropartículas en láminas delgadas de un hidrogel resistente, hecho de alginato y PEGDA, polímeros biocompatibles parecidos 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 así luego podremos implantar quirúrgicamente este parche en el corazón. De esta manera, realmente estamos programando el tratamiento en este material", manifestó Wang.
Las pruebas iniciales se hicieron con 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 incremento 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 el tratamiento o se les inyectó los fármacos por vía intravenosa, los animales tratados con el parche mostraron una supervivencia de un 33% mayor, una reducción del 50% en el tejido dañado y un incremento notable en el gasto cardíaco. Los investigadores también demostraron que el parche se disuelve de forma gradual en el cuerpo durante un año.
Planes de futuro
De los medicamentos analizados, la neuregulina-1 y VEGF ya han sido analizados en ensayos clínicos para tratar enfermedades cardíacas, mientras que GW788388 solo se ha investigado con 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 de una 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.
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