Ingenieros del MIT han desarrollado un parche flexible para la administración de fármacos que se puede colocar sobre el corazón después de un ataque cardíaco para ayudar a promover la curación y regeneración del tejido cardíaco.
por el Instituto Tecnológico de Massachusetts
El nuevo parche está diseñado para transportar varios fármacos que se liberan en diferentes momentos, según un programa preestablecido. En un estudio con ratas, los investigadores demostraron que este tratamiento redujo la cantidad de tejido cardíaco dañado en un 50 % y mejoró significativamente la función cardíaca.
Según los investigadores , si se aprueba su uso en humanos, este tipo de parche podría ayudar a las víctimas de ataques cardíacos a recuperar una mayor parte de su función cardíaca de la que es posible actualmente.
«Cuando alguien sufre un infarto grave, el tejido cardíaco dañado no se regenera eficazmente, lo que conlleva una pérdida permanente de la función cardíaca. El tejido dañado no se recupera», afirma Ana Jaklenec, investigadora principal del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT. «Nuestro objetivo es restaurar esa función y ayudar a las personas a recuperar un corazón más fuerte y resistente tras un infarto de miocardio».
Jaklenec y Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch del MIT y miembro del Instituto Koch, son los autores principales del nuevo estudio , publicado en Cell Biomaterials . La exinvestigadora postdoctoral del MIT, Erika Wang, es la autora principal del artículo.
Administración programada de fármacos
Tras un infarto, muchos pacientes se someten a una cirugía de bypass, que mejora el flujo sanguíneo al corazón pero no repara el tejido cardíaco dañado. En el nuevo estudio, el equipo del MIT buscaba crear un parche que pudiera aplicarse al corazón durante la misma cirugía.
Esperaban que este parche pudiera liberar fármacos durante un período prolongado para favorecer la cicatrización de los tejidos. Muchas enfermedades, incluidas las cardíacas, requieren un tratamiento específico para cada fase, pero la mayoría de los sistemas liberan los fármacos de golpe. La liberación controlada sincroniza mejor la terapia con la recuperación.
«Queríamos ver si es posible aplicar una intervención terapéutica orquestada con precisión para ayudar a curar el corazón, justo en el lugar del daño, mientras el cirujano ya está realizando una cirugía a corazón abierto», dice Jaklenec.
Para lograrlo, los investigadores se propusieron adaptar micropartículas para la administración de fármacos que habían desarrollado previamente, las cuales consisten en cápsulas similares a pequeñas tazas de café con tapa. Estas cápsulas están hechas de un polímero llamado PLGA y pueden sellarse con un fármaco en su interior.
Al modificar el peso molecular de los polímeros empleados en la formación de las tapas, los investigadores pueden controlar la velocidad de su degradación, lo que les permite programar las partículas para que liberen su contenido en momentos específicos. Para esta aplicación, diseñaron partículas que se descomponen entre los días 1 y 3, entre los días 7 y 9, y entre los días 12 y 14 posteriores a la implantación.
Esto les permitió diseñar un régimen de tres fármacos que promueven la curación del corazón de diferentes maneras. El primer conjunto de partículas libera neuregulina-1, un factor de crecimiento que ayuda a prevenir la muerte celular .
En el siguiente punto temporal, las partículas liberan VEGF, un factor de crecimiento que promueve la formación de vasos sanguíneos alrededor del corazón. El último lote de partículas libera un fármaco de molécula pequeña llamado GW788388, que inhibe la formación de tejido cicatricial que puede producirse tras un infarto.
«Cuando se regenera un tejido, sigue una serie de pasos cuidadosamente cronometrados», dice Jaklenec. «El Dr. Wang creó un sistema que suministra componentes clave en el momento preciso, en la secuencia que el cuerpo utiliza naturalmente para sanar».
Los investigadores insertaron hileras de estas partículas en finas láminas de un hidrogel resistente pero flexible, similar a una lente de contacto. Este hidrogel está compuesto de alginato y PEGDA, dos polímeros biocompatibles que se degradan en el organismo. Para este estudio, crearon parches compactos y diminutos de apenas unos milímetros de diámetro.
«Encapsulamos conjuntos de estas partículas en un parche de hidrogel, y luego podemos implantar quirúrgicamente este parche en el corazón. De esta manera, realmente estamos programando el tratamiento en este material», dice Wang.
Mejor función cardíaca
Una vez creados estos parches, los investigadores los probaron en esferas de tejido cardíaco que incluían cardiomiocitos generados a partir de células madre pluripotentes inducidas. Estas esferas también incluían células endoteliales y fibroblastos cardíacos ventriculares humanos, que también son componentes importantes del corazón.
Los investigadores expusieron esas esferas a condiciones de baja oxigenación, simulando los efectos de un infarto, y luego colocaron los parches sobre ellas. Descubrieron que los parches promovían el crecimiento de vasos sanguíneos, ayudaban a que sobreviviera más células y reducían la cantidad de fibrosis que se desarrollaba.
En pruebas realizadas en un modelo de rata con infarto, los investigadores también observaron mejoras significativas tras el tratamiento con el parche. En comparación con la ausencia de tratamiento o la inyección intravenosa de los mismos fármacos, los animales tratados con el parche mostraron una tasa de supervivencia un 33 % mayor, una reducción del 50 % en la cantidad de tejido dañado y un aumento significativo del gasto cardíaco.
Los investigadores demostraron que los parches se disolverían con el tiempo, convirtiéndose en una capa muy fina a lo largo de un año sin alterar la función mecánica del corazón.
«Esta es una forma importante de combinar la administración de fármacos y los biomateriales para potencialmente desarrollar nuevos tratamientos para los pacientes», afirma Langer.
De los fármacos analizados en este estudio, la neuregulina-1 y el VEGF se han probado en ensayos clínicos para tratar afecciones cardíacas, pero el GW788388 solo se ha investigado en modelos animales. Los investigadores esperan ahora probar sus parches en otros modelos animales con la esperanza de realizar un ensayo clínico en el futuro.
La versión actual del parche requiere implantación quirúrgica, pero los investigadores están explorando la posibilidad de incorporar estas micropartículas en stents que podrían insertarse en las arterias para administrar fármacos según un programa establecido.
Más información: TIMED (Intervención Temporal con Encapsulación y Liberación de Micropartículas): Un Sistema de Liberación Programada para la Terapia Post-Infarto de Miocardio, Cell Biomaterials (2025). DOI: 10.1016/j.celbio.2025.100249 . www.cell.com/cell-biomaterials … 3050-5623(25)00240-5Proporcionado por
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