Diseñan un implante para cirugía cardíaca que se adapta al crecimiento de los niños

Los implantes médicos pueden salvar vidas mediante la corrección de defectos estructurales en el corazón y otros órganos; pero hasta ahora, el uso de implantes médicos en niños ha sido complicado por el hecho de que los implantes de tamaño fijo no pueden expandirse en sintonía con el crecimiento natural de un niño. Para resolver esta necesidad quirúrgica no satisfecha, un equipo de investigadores del Hospital Infantil de Boston y del Hospital de Brigham y de las Mujeres, en Estados Unidos, han desarrollado un implante que se adapta al crecimiento para usar en un procedimiento quirúrgico cardiaco llamado anuloplastia de la válvula, que repara las fugas de las válvulas mitral y tricúspide en el corazón Actualmente, los niños que se someten a cirugías cardiacas que salvan vidas, como las reparaciones de las válvulas mitral y tricúspide, pueden requerir varias cirugías adicionales durante el transcurso de su infancia para reparar o reemplazar las válvulas cardiacas que se escapan. El nuevo implante que permite el crecimiento debe mejorar la durabilidad de las reparaciones pediátricas de las válvulas cardiacas, al mismo tiempo que se adapta al crecimiento del niño, disminuyendo el número de cirugías cardiacas que el niño debe soportar. Más allá de la reparación cardiaca, el equipo de investigación dice que el diseño de implantes tubulares que se expanden utilizado en su prueba de concepto --que se detalla en un artículo publicado en 'Nature Biomedical Engineering'-- también podría adaptarse a una variedad de otros implantes que pueden acomodar el crecimiento en todo el cuerpo. 'Los implantes y aparatos médicos raramente se diseñan pensando en los niños, y como resultado, casi nunca se acomodan al crecimiento', dice el coautor principal del estudio Pedro del Nido, que es jefe de cirugía cardiaca en el Hospital Infantil de Boston y profesor de Cirugía Infantil en la Escuela de Medicina de Harvard (HMS, por sus siglas en inglés). 'Así que hemos creado un entorno en el que personas con experiencia e interés en dispositivos médicos pueden unirse y colaborar en el desarrollo de materiales para la cirugía pediátrica', añade. Al asociarse con Jeff Karp, bioingeniero e investigador principal en el Hospital Brigham y de Mujeres (BWH, por sus siglas en inglés) y profesor asociado de medicina en HMS, la experiencia de su laboratorio en ingeniería química y materiales de biopolímero se incorporó a la mezcla para esta investigación. Inspirado en la trampa de dedos china Después de investigar muchos conceptos diferentes para un implante con capacidad de crecimiento, el equipo se inspiró en el diseño trenzado y en expansión de una trampa de dedo china, optando por su primera prueba de concepto como un implante de anillo de anuloplastia de válvula tricúspide. 'El diseño del implante consta de dos componentes: un núcleo de biopolímero degradante y un manguito tubular trenzado que se alarga con el tiempo en respuesta a las fuerzas de tracción ejercidas por el tejido en crecimiento circundante --dice Eric Feins, coautor del artículo quien anteriormente fue investigador en el laboratorio de Del Nido y actualmente es científico en cirugía cardiotorácica en el Hospital General de Massachusetts--. A medida que el biopolímero interior se degrada, el manguito tubular se hace más delgado y se alarga en respuesta al crecimiento de tejido nativo'. Para crear el núcleo degradante, el equipo de Karp recomendó el uso de un polímero extra-rígido biocompatible que empieza a erosionarse en su superficie después de la implantación. El propio polímero está hecho de componentes que ya existen en el cuerpo humano. 'Mediante el ajuste de la composición del polímero, podemos afinar el núcleo para que se degrade de manera predecible durante un periodo predeterminado de tiempo', dice Karp, coautor principal en el estudio. Basado en los datos experimentales in vivo presentados por Del Nido y el equipo de Karp, la compañía de dispositivos biomédicos CryoLife Inc., ya está desarrollando su concepto en un implante anular de anillo de anuloplastia para la reparación pediátrica de válvulas cardiacas. 'En combinación con el exterior del manguito trenzado, este concepto de implante de dos partes podría tener muchas aplicaciones médicas más allá de las más obvias para mejorar la cirugía valvular cardiaca en los niños', afirma Del Nido. El diseño patentado de la manga trenzada desarrollada por el equipo de del Nido y Karp no sólo comparte parecido con una trampa para dedos china, sino también es similar a una estructura orgánica diseñada por la propia naturaleza. 'Resolvimos este problema de acomodación del crecimiento con un concepto que ya existe en la naturaleza: el pulpo tiene una habilidad especial para estirar los brazos entre grietas confinadas y espacios entre rocas, en busca de su presa', dice el primer autor Yuhan Lee, investigador de materiales en BWH. 'Puede hacer esto debido al tejido conectivo como trenzado de fibras cruzadas que permiten el alargamiento simultáneo y el encogimiento del diámetro de sus patas, lo que le permite extender su alcance entre dos y tres veces más allá de la longitud original del tentáculo', detalla. Este tipo de movimiento de alargamiento también se encuentra en la estructura de tejido natural de los intestinos de mamíferos y el esófago.