Una r\u00e9plica a gran escala del andamio que soporta el tejido del coraz\u00f3n. En la miniPUMP, el andamio es diminuto con muchas partes medidas en micras. A una escala tan fina, los materiales normalmente r\u00edgidos se vuelven flexibles. Cr\u00e9dito: Christos Michas, laboratorio de Alice White en la Universidad de Boston <\/p>\n
No existe una manera segura de obtener una vista de cerca del coraz\u00f3n humano mientras realiza su trabajo: no puede simplemente sacarlo, echar un vistazo y luego Vuelva a insertarlo. Los cient\u00edficos han probado diferentes formas de sortear este problema fundamental: conectaron corazones de cad\u00e1veres a m\u00e1quinas para hacer que bombearan de nuevo, conectaron tejidos card\u00edacos cultivados en laboratorio a resortes para verlos expandirse y contraerse. Cada enfoque tiene sus defectos: los corazones reanimados solo pueden latir durante unas pocas horas; los resortes no pueden replicar las fuerzas que act\u00faan en el m\u00fasculo real. Pero obtener una mejor comprensi\u00f3n de este \u00f3rgano vital es urgente: en Estados Unidos, alguien muere de enfermedades del coraz\u00f3n cada 36 segundos, seg\u00fan los Centros para el Control y la Prevenci\u00f3n de Enfermedades. <\/p>\n
Ahora, un equipo interdisciplinario de ingenieros, bi\u00f3logos y genetistas ha desarrollado una nueva forma de estudiar el coraz\u00f3n: han construido una r\u00e9plica en miniatura de una c\u00e1mara card\u00edaca a partir de una combinaci\u00f3n de piezas de nanoingenier\u00eda y tejido card\u00edaco humano. No hay resortes ni fuentes de energ\u00eda externas como las reales, simplemente late por s\u00ed mismo, impulsado por el tejido card\u00edaco vivo cultivado a partir de c\u00e9lulas madre. El dispositivo podr\u00eda brindar a los investigadores una visi\u00f3n m\u00e1s precisa de c\u00f3mo funciona el \u00f3rgano, permiti\u00e9ndoles rastrear c\u00f3mo crece el coraz\u00f3n en el embri\u00f3n, estudiar el impacto de la enfermedad y probar la efectividad potencial y los efectos secundarios de los nuevos tratamientos, todo sin riesgo para los pacientes y sin salir de un laboratorio.<\/p>\n
El equipo liderado por la Universidad de Boston detr\u00e1s del dispositivo apodado miniPUMP, y conocido oficialmente como la bomba microflu\u00eddica unidireccional habilitada con precisi\u00f3n card\u00edaca miniaturizada, dice que la tecnolog\u00eda tambi\u00e9n podr\u00eda allanar el camino para construir versiones de laboratorio de otros \u00f3rganos , desde los pulmones hasta los ri\u00f1ones. Sus hallazgos han sido publicados enScience Advances.<\/p>\n
\u00abPodemos estudiar la progresi\u00f3n de la enfermedad de una manera que no ha sido posible antes\u00bb, dice Alice White, profesora de la Facultad de Ingenier\u00eda de la BU y catedr\u00e1tica de ingenier\u00eda mec\u00e1nica. \u00abElegimos trabajar en el tejido del coraz\u00f3n debido a su mec\u00e1nica particularmente complicada, pero demostramos que, cuando tomas la nanotecnolog\u00eda y la combinas con la ingenier\u00eda de tejidos, existe la posibilidad de replicar esto para m\u00faltiples \u00f3rganos\u00bb.<\/p>\n
Seg\u00fan Seg\u00fan los investigadores, el dispositivo eventualmente podr\u00eda acelerar el proceso de desarrollo de f\u00e1rmacos, haci\u00e9ndolo m\u00e1s r\u00e1pido y econ\u00f3mico. En lugar de gastar millones y posiblemente d\u00e9cadas moviendo un f\u00e1rmaco a trav\u00e9s de la tuber\u00eda de desarrollo solo para verlo caer en el \u00faltimo obst\u00e1culo cuando se prueba en personas, los investigadores podr\u00edan usar la miniPUMP desde el principio para predecir mejor el \u00e9xito o el fracaso.<\/p>\n
El El proyecto es parte de CELL-MET, un Centro de Investigaci\u00f3n de Ingenier\u00eda de Metamateriales Celulares de la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias multiinstitucional que est\u00e1 dirigido por BU. El objetivo del centro es regenerar tejido card\u00edaco humano enfermo, creando una comunidad de cient\u00edficos y expertos de la industria para probar nuevos medicamentos y crear parches implantables artificiales para corazones da\u00f1ados por ataques card\u00edacos o enfermedades.<\/p>\n
\u00abLa enfermedad card\u00edaca es el n\u00famero una causa de muerte en los Estados Unidos, que nos afecta a todos\u00bb, dice White, quien fue director cient\u00edfico de Alcatel-Lucent Bell Labs antes de unirse a BU en 2013. \u00abHoy en d\u00eda, no hay cura para un ataque al coraz\u00f3n. La visi\u00f3n de CELL -MET es cambiar esto.\u00bb<\/p>\n
A la izquierda, una c\u00e1mara de la miniPUMP late gracias a la contracci\u00f3n del tejido card\u00edaco. A medida que el tejido late, expulsa l\u00edquido fuera de la c\u00e1mara (derecha) tal como un coraz\u00f3n humano bombear\u00eda sangre. Cr\u00e9dito: de Michas et al., Sci. Adv. 8, eabm3791 (2022). <\/p>\n
Medicina personalizada<\/p>\n
Hay muchas cosas que pueden salir mal en su coraz\u00f3n. Cuando funciona correctamente en los cuatro cilindros, las dos c\u00e1maras superiores y las dos inferiores del coraz\u00f3n mantienen el flujo de sangre para que la sangre rica en ox\u00edgeno circule y alimente a su cuerpo. Pero cuando ataca la enfermedad, las arterias que transportan la sangre desde el coraz\u00f3n pueden estrecharse o bloquearse, las v\u00e1lvulas pueden tener fugas o funcionar mal, el m\u00fasculo card\u00edaco puede adelgazarse o engrosarse, o las se\u00f1ales el\u00e9ctricas pueden acortarse, causando demasiados o muy pocos latidos. Si no se controla, la enfermedad card\u00edaca puede provocar molestias como dificultad para respirar, fatiga, hinchaz\u00f3n y dolor en el pecho y, para muchos, la muerte.<\/p>\n
\u00abEl coraz\u00f3n experimenta fuerzas complejas a medida que bombea sangre a trav\u00e9s de nuestros cuerpos\u00bb, dice Christopher Chen, William de BU. F. Warren Profesor Distinguido de Ingenier\u00eda Biom\u00e9dica. \u00abY aunque sabemos que el m\u00fasculo card\u00edaco cambia para peor en respuesta a fuerzas anormales, por ejemplo, debido a la presi\u00f3n arterial alta o la enfermedad de las v\u00e1lvulas, ha sido dif\u00edcil imitar y estudiar estos procesos patol\u00f3gicos. Es por eso que quer\u00edamos construir una c\u00e1mara card\u00edaca miniaturizada. \u00ab<\/p>\n
Con solo 3 cent\u00edmetros cuadrados, la miniPUMP no es mucho m\u00e1s grande que un sello postal. Construido para actuar como un ventr\u00edculo del coraz\u00f3n humano o una c\u00e1mara inferior muscular, sus componentes hechos a medida se ajustan a una pieza delgada de pl\u00e1stico impreso en 3D. Hay v\u00e1lvulas acr\u00edlicas en miniatura, que se abren y cierran para controlar el flujo de agua l\u00edquida, en este caso, en lugar de sangre y peque\u00f1os tubos, que canalizan ese l\u00edquido al igual que las arterias y las venas. Y golpeando en una esquina, las c\u00e9lulas musculares que hacen que el tejido card\u00edaco se contraiga, los cardiomiocitos, creados con tecnolog\u00eda de c\u00e9lulas madre.<\/p>\n
\u00abSe generan usando c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas\u00bb, dice Christos Michas (ENG’21 ), un investigador postdoctoral que dise\u00f1\u00f3 y dirigi\u00f3 el desarrollo de la miniPUMP como parte de su Ph.D. tesis.<\/p>\n
Para hacer el cardiomiocito, los investigadores toman una c\u00e9lula de un adulto, podr\u00eda ser una c\u00e9lula de la piel, una c\u00e9lula sangu\u00ednea o casi cualquier otra c\u00e9lula, la reprograman en una c\u00e9lula madre de tipo embrionario y luego la transforman en la c\u00e9lula del coraz\u00f3n Adem\u00e1s de darle al dispositivo un coraz\u00f3n literal, Michas dice que los cardiomiocitos tambi\u00e9n le dan al sistema un enorme potencial para ayudar a ser pionero en medicinas personalizadas. Los investigadores podr\u00edan colocar un tejido enfermo en el dispositivo, por ejemplo, luego probar un f\u00e1rmaco en ese tejido y observar c\u00f3mo se ve afectada su capacidad de bombeo.<\/p>\n
\u00abCon este sistema, si tomo c\u00e9lulas de usted, Puedo ver c\u00f3mo reaccionar\u00eda la droga en ti, porque estas son tus c\u00e9lulas\u00bb, dice Michas. \u00abEste sistema replica mejor algunas de las funciones del coraz\u00f3n, pero al mismo tiempo, nos da la flexibilidad de tener diferentes humanos que replica. Es un modelo m\u00e1s predictivo para ver lo que suceder\u00eda en los humanos sin llegar realmente a los humanos\u00bb. \/p> Una r\u00e9plica en miniatura de una c\u00e1mara card\u00edaca hecha con piezas dise\u00f1adas y tejido de c\u00e9lulas madre y todo contenido en un chip no mucho m\u00e1s grande que una estampilla postal podr\u00eda ayudar a los investigadores a estudiar enfermedades y probar nuevos tratamientos. Cr\u00e9dito: Jackie Ricciardi para Fotograf\u00eda de la Universidad de Boston. <\/p>\n
Seg\u00fan Michas, eso podr\u00eda permitir a los cient\u00edficos evaluar las posibilidades de \u00e9xito de un nuevo f\u00e1rmaco para enfermedades card\u00edacas mucho antes de iniciar ensayos cl\u00ednicos. Muchos candidatos a f\u00e1rmacos fracasan debido a sus efectos secundarios adversos.<\/p>\n
\u00abAl principio, cuando todav\u00eda estamos jugando con las c\u00e9lulas, podemos introducir estos dispositivos y tener predicciones m\u00e1s precisas de lo que suceder\u00e1 en los ensayos cl\u00ednicos. \u00ab, dice Michas. \u00abTambi\u00e9n significar\u00e1 que los medicamentos podr\u00edan tener menos efectos secundarios\u00bb.<\/p>\n
M\u00e1s delgado que un cabello humano<\/p>\n
Una de las partes clave de la miniPUMP es un andamio acr\u00edlico que sostiene y se mueve con el tejido del coraz\u00f3n a medida que se contrae. Una serie de espirales conc\u00e9ntricas superfinas, m\u00e1s delgadas que un cabello humano conectadas por anillos horizontales, el andamio parece un pist\u00f3n art\u00edstico. Es una pieza esencial del rompecabezas, que da estructura a las c\u00e9lulas del coraz\u00f3n, que ser\u00edan una masa sin forma sin \u00e9l, pero que no ejerce ninguna fuerza activa sobre ellas.<\/p>\n
\u00abNo creemos que los m\u00e9todos anteriores para estudiar la captura de tejido card\u00edaco la forma en que el m\u00fasculo responder\u00eda en su cuerpo\u00bb, dice Chen, quien tambi\u00e9n es director del Centro de Dise\u00f1o Biol\u00f3gico de BU y miembro asociado de la facultad en el Instituto Wyss de Ingenier\u00eda de Inspiraci\u00f3n Biol\u00f3gica de la Universidad de Harvard. \u00abEsto nos da la primera oportunidad de construir algo que mec\u00e1nicamente es m\u00e1s similar a lo que creemos que el coraz\u00f3n realmente est\u00e1 experimentando: es un gran paso adelante\u00bb.<\/p>\n
Para imprimir cada uno de los diminutos componentes, el equipo utiliz\u00f3 un proceso llamada escritura l\u00e1ser directa de dos fotones, una versi\u00f3n m\u00e1s precisa de la impresi\u00f3n 3D. Cuando la luz se transmite a una resina l\u00edquida, las \u00e1reas que toca se vuelven s\u00f3lidas; Debido a que la luz se puede apuntar con tanta precisi\u00f3n enfocada en un punto diminuto, muchos de los componentes de la miniPUMP se miden en micrones, m\u00e1s peque\u00f1os que una part\u00edcula de polvo.<\/p>\n
La decisi\u00f3n de hacer que la bomba fuera tan peque\u00f1a, en lugar de vida- tama\u00f1o o m\u00e1s grande, fue deliberado y es crucial para su funcionamiento.<\/p>\n
Christos Michas tomando una imagen lateral en tiempo real de la miniBOMBA en el laboratorio. El andamio que da estructura a las c\u00e9lulas del coraz\u00f3n sin ejercer ninguna fuerza activa sobre ellas se puede ver a trav\u00e9s del tejido. Cr\u00e9dito: Jackie Ricciardi para Fotograf\u00eda de la Universidad de Boston <\/p>\n
\u00abLos elementos estructurales son tan finos que las cosas que normalmente ser\u00edan r\u00edgidas son flexibles\u00bb, dice White. \u00abPor analog\u00eda, piense en la fibra \u00f3ptica: una ventana de vidrio es muy r\u00edgida, pero puede enrollar una fibra \u00f3ptica de vidrio alrededor de su dedo. El acr\u00edlico puede ser muy r\u00edgido, pero a la escala involucrada en la miniPUMP, el andamio acr\u00edlico puede ser comprimidas por los cardiomiocitos latiendo\u00bb.<\/p>\n
Chen dice que la escala de la bomba muestra \u00abque con arquitecturas de impresi\u00f3n m\u00e1s finas, es posible que pueda crear organizaciones de c\u00e9lulas m\u00e1s complejas de lo que pens\u00e1bamos que era posible antes\u00bb. En este momento, cuando los investigadores intentan crear c\u00e9lulas, dice, ya sean c\u00e9lulas del coraz\u00f3n o c\u00e9lulas del h\u00edgado, todas est\u00e1n desorganizadas: para obtener una estructura, hay que cruzar los dedos y esperar que las c\u00e9lulas creen algo. Eso significa que el andamiaje de tejido del que fue pionera miniPUMP tiene grandes implicaciones potenciales m\u00e1s all\u00e1 del coraz\u00f3n, sentando las bases para otros \u00f3rganos en un chip, desde ri\u00f1ones hasta pulmones.<\/p>\n
Refinando la tecnolog\u00eda<\/p>\n
Seg\u00fan White, el avance es posible gracias a la variedad de expertos en el equipo de investigaci\u00f3n de CELL-MET, que inclu\u00eda no solo ingenieros mec\u00e1nicos, biom\u00e9dicos y de materiales como ella, Chen y Arvind Agarwal de la Universidad Internacional de Florida, sino tambi\u00e9n el genetista Jonathan G. Seidman de la Escuela de Medicina de Harvard y la especialista en medicina cardiovascular Christine E. Seidman de la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital Brigham and Women’s. Es una amplia experiencia que ha beneficiado no solo al proyecto, sino tambi\u00e9n a Michas. Como estudiante universitario de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica e inform\u00e1tica, dice que \u00abnunca hab\u00eda visto c\u00e9lulas en mi vida antes de comenzar este proyecto\u00bb. Ahora, se est\u00e1 preparando para comenzar una nueva posici\u00f3n en la biotecnolog\u00eda Curi Bio, con sede en Seattle, una compa\u00f1\u00eda que combina tecnolog\u00eda de c\u00e9lulas madre, biosistemas de tejidos e inteligencia artificial para impulsar el desarrollo de medicamentos y terapias.<\/p>\n
\u00abChristos es alguien que entienda la biolog\u00eda\u00bb, dice White, \u00abpuede hacer la diferenciaci\u00f3n celular y la manipulaci\u00f3n de tejidos, pero tambi\u00e9n entiende la nanotecnolog\u00eda y lo que se requiere, desde el punto de vista de la ingenier\u00eda, para fabricar la estructura\u00bb.<\/p>\n
El pr\u00f3ximo objetivo inmediato para el equipo miniPUMP? Refinar la tecnolog\u00eda. Tambi\u00e9n planean probar formas de fabricar el dispositivo sin comprometer su confiabilidad.<\/p>\n
\u00abHay tantas aplicaciones de investigaci\u00f3n\u00bb, dice Chen. \u00abAdem\u00e1s de darnos acceso al m\u00fasculo card\u00edaco humano para estudiar enfermedades y patolog\u00edas, este trabajo allana el camino para hacer parches card\u00edacos que en \u00faltima instancia podr\u00edan ser para alguien que tiene un defecto en su coraz\u00f3n actual\u00bb. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Los investigadores descubren un regulador inesperado de la reparaci\u00f3n del coraz\u00f3n M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Christos Michas et al, Ingenier\u00eda de una bomba card\u00edaca viva en un chip utilizando fabricaci\u00f3n de alta precisi\u00f3n, Science Advances (2022) ). DOI: 10.1126\/sciadv.abm3791 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Science Advances <\/p>\n Proporcionado por la Universidad de Boston Cita<\/strong>: Un nuevo coraz\u00f3n en miniatura podr\u00eda ayudar a acelerar la cura de enfermedades card\u00edacas (23 de abril de 2022 ) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2022-04-miniature-heart-disease.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Una r\u00e9plica a gran escala del andamio que soporta el tejido del coraz\u00f3n. En la miniPUMP, el andamio es diminuto con muchas partes medidas en micras. A una escala tan fina, los materiales normalmente r\u00edgidos se vuelven flexibles. Cr\u00e9dito: Christos Michas, laboratorio de Alice White en la Universidad de Boston No existe una manera segura … Continuar leyendo \u00abUn nuevo coraz\u00f3n en miniatura podr\u00eda ayudar a acelerar la cura de las enfermedades card\u00edacas\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-11781","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11781","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11781"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11781\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11781"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=11781"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=11781"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}