Las enfermedades cardiovasculares son culpables de miles de muertes en todo el mundo. Ahora, los expertos han desarrollado un método rápido, económico y mejorable, para diseñar vasos sanguíneos a partir de tejido.
El peligro de vasos sanguíneos dañados
Los vasos sanguíneos es lo que nos mantiene vivos. Son las vías que mueven la sangre rica en oxígeno y nutrientes a nuestro cuerpo, alimentando los tejidos y órganos, al tiempo que eliminan las toxinas.
Cuando los vasos sanguíneos disminuyen por alguna afección, dan lugares a situaciones mortales, como infartos, accidentes cerebrovascular y un aneurisma. Las fallas de los vasos sanguíneos son una las razones principales, del por qué las enfermedades cardiovasculares provocan tantas muertes en el planeta
Por lo general, la cirugía de la derivación se usa para reemplazar vasos sanguíneos muy dañados. En muchos casos, se pueden usar injertos no vivos, hechos de polímeros sintéticos. Pero los vasos sanguíneos de diámetro pequeño, como la arteria coronaria que lleva sangre al corazón, no se puede reemplazar de esta forma, porque la sangre se coagularía en su superficie y obstruiría el injerto.
En esos casos, se toma un vaso sanguíneo menos importante de otra zona y se usa para redirigir la sangre alrededor del vaso enfermo, restaurando el flujo sanguíneo al tejido. Si se hace con éxito, la cirugía de derivación otorgará muchos años de salud al paciente.
Sin embargo, este tipo de cirugía tiene muchas limitaciones, siendo la más importante que muchos pacientes no tienen vasos donantes apropiados, debido a cirugías previas o crónicas, como la diabetes. Esto significa que las opciones son igual de limitadas.
Es ahí donde entra el nuevo estudio sobre la fabricación de vasos sanguíneos «reales».
Vasos sanguíneos de Ingeniería de Tejidos
Los vasos sanguíneos de ingeniería tisular, son aquellos fabricados con células y tejidos humanos, los cuales podrían dar una opción de tratamiento viable. Asimismo, podrían usarse para otros propósitos, como crear un suministro de sangre incorporado cuando se diseñen construcciones de tejido más grandes, lo cual es imposible en la actualidad ya que el tejido moriría cuando se implante.
A pesar de la necesidad de vasos sanguíneos de ingeniería tisular, crearlos con éxito es complicado. Estos conductores son tejidos complejos de varias capas, con una estructura ligada a su desempeño.
La capa más interna es la capa endotelio, una capa única de células especializadas que se alinean a lo largo del eje del vaso sanguíneo, apoyando el flujo de sangre y evitando la coagulación.
Alrededor del endotelio hay una capa 3D de células musculares lisas que se envuelven como una serie de anillos alrededor del vaso, esto le proporciona fuerza mecánica para que no se rompa, contrayéndose y relajándose para regular la presión arterial.
Lograr las capas correctas
Científicos del mundo han tratado de perfeccionar la ingeniería de tejidos de vasos sanguíneos durante décadas. El problema es que los métodos actuales son lentos, requieren equipos especializados y costosos y tienen bajo rendimiento, lo que deriva en dificultades para proporcionar el suministro necesario de recipientes diseñados.
Pero al combinar diversos materiales y tecnologías de fabricación, un equipo de la Universidad de Melbourne, desarrollaron un método rápido, económico y mejorable. Así lo dieron a conocer en la revista ACS Applied Materials and Interfaces, donde explicaron que sus vasos replican la geometría compleja de los vasos sanguíneos reales.
Aunque no están listos para la cirugía de derivación, tienen la esperanza de que van por el camino correcto.
En principio, necesitaron crear la forma, una especie de marco donde crecerán las capas. Lo hicieron electrohilando una capa de fibras de polímero de mandril, que proporciona la forma tubular para el injerto del vaso sanguíneo.
El electrohilado es una técnica donde se usa un voltaje eléctrico para dibujar una corriente de polímero en fibras delgadas que imitan la estructura de la proteína de nuestro tejido nativo. Es como hilar lana con una bobina a escala nanométrica.
Pero el proceso genera fibras orientadas al azar, cuando se necesitan fibras alineadas a lo largo del tubo para promover la alineación axial de las células endoteliales, para lograrlo, desarrollaron una técnica de congelación simple.
Colocaron el tubo electrohilado en un molde rígido, parcialmente lleno de agua y lo congelaron. De esta manera, los cristales de hielo crecieron a lo largo del eje, lo que alineó las fibras.
Posteriormente, cultivaron células endoteliales en el tubo para crear la capa interna del vaso. Las células se alinean espontáneamente con las fibras, generando una capa continua de células endoteliales alineadas, como la que vemos en los vasos sanguíneos reales.
Esa capa también proporciona propiedades mecánicas apropiadas, permite que el injerto se suture a los vasos sanguíneos y evita la ruptura del injerto. Seguidamente, colocaron una capa de hidrogel suave alrededor de las fibras electrohiladas. Esta capa evita la fuga del injerto y actúa como un andamio para las células del músculo liso.
Se sabe que las células son sensibles a la rigidez de su entorno, por lo que probaron hidrogeles de rigidez variable. Sorpresivamente, los geles más suaves permitieron que las células del músculo liso vascular se alinearan rápida y espontáneamente en una estructura de anillo 3D, imitando los vasos sanguíneos.
Vasos sanguíneos en masa
Ahora podrán fabricar vasos sanguíneos de manera rápida y económica, usando tejido vivo con propiedades mecánicas apropiadas, que imita la orientación celular de las células del músculo liso endotelial y vascular en los vasos sanguíneos nativos.
Esta investigación significa un gran avance en la capacidad para diseñar estas vías de sangre humanas, pero aún queda mucho trabajo que hacer.
El equipo diseñó la capa de polímero electrohilado para que se degrade con el tiempo, produciendo un vaso sanguíneo biológico. Por ello, deben verificar que la capa electrohilada se degrade adecuadamente, o el injerto podría perder integridad y romperse.
Se espera que en el futuro, los vasos sanguíneos diseñados se usen para tratar enfermedades cardiovasculares, especialmente para pacientes vulnerables que carecen de vasos donantes apropiados.
Referencias:
- Un artículo de Andrea O’Connor y Hazem Alkazemi, profesores de la Universidad de Melbourne
https://pursuit.unimelb.edu.au/articles/we-re-closer-to-engineering-blood-vessels?utm_source=tldrnewsletter
