Revolucionario biomaterial inyectado por vía intravenosa repara células y tejidos dañados por ataques cardíacos y traumatismos craneoencefálicos

Después de un ataque cardíaco, se desarrolla tejido cicatricial, que afecta la función muscular y puede provocar insuficiencia cardíaca congestiva. Sin embargo, todavía no existe un tratamiento establecido disponible para reparar el daño causado al tejido cardíaco después de un infarto. Ahora, un biomaterial recientemente desarrollado que se puede inyectar por vía intravenosa reduce la inflamación en el tejido y estimula la reparación de células y tejidos. Los investigadores que desarrollaron el biomaterial también lo probaron y demostraron su eficacia en el tratamiento del daño tisular como resultado de ataques cardíacos en modelos de roedores y animales grandes. También proporcionaron una prueba de concepto en un modelo de roedor de que el biomaterial puede beneficiar a los pacientes con lesión cerebral traumática e hipertensión arterial pulmonar.

En estudios previos, un equipo de bioingenieros y médicos de la Universidad de California en San Diego (La Jolla, CA, EUA) había desarrollado un hidrogel a partir del andamiaje natural del tejido del músculo cardíaco, también conocido como matriz extracelular (MEC). Este gel se puede inyectar en el tejido del músculo cardíaco dañado usando un catéter y forma un andamio en las áreas dañadas, promoviendo el crecimiento de nuevas células y la reparación. Los investigadores informaron resultados exitosos de un ensayo clínico en humanos de fase 1, aunque el gel solo se puede usar después de una semana o más de un ataque cardíaco, ya que debe inyectarse directamente en el músculo cardíaco, lo que corre el riesgo de daño causado por el procedimiento de inyección con aguja. Esta vez, el equipo se dispuso a desarrollar un tratamiento que pudiera administrarse inmediatamente después de un ataque al corazón. Para este propósito, el equipo desarrolló un biomaterial que podría infundirse en un vaso sanguíneo en el corazón al mismo tiempo que se administran otros tratamientos, como una angioplastia o un stent, o se inyecta por vía intravenosa.

Los investigadores comenzaron con el hidrogel que habían desarrollado, que había demostrado ser compatible con las inyecciones de sangre en los ensayos de seguridad. Sin embargo, el tamaño de las partículas en el hidrogel era demasiado grande para atacar los vasos sanguíneos con fugas. Los investigadores resolvieron este problema poniendo el precursor líquido del hidrogel en una centrífuga, lo que les permitió filtrar partículas más grandes y retener solo partículas de tamaño nanométrico. El material resultante se sometió a diálisis y filtración estéril antes de liofilizarse. Después de agregar agua estéril al polvo final, se obtiene un biomaterial que se puede inyectar por vía intravenosa o infundir en una arteria coronaria del corazón. El nuevo biomaterial ofrece la ventaja de una distribución uniforme en todo el tejido dañado, ya que se infunde o se inyecta por vía intravenosa. Por el contrario, el hidrogel inyectado mediante un catéter permanece en lugares específicos y no se esparce.

Los investigadores pasaron a probar el biomaterial en un modelo de roedor de ataques cardíacos. Se esperaba que el material pasara a través de los vasos sanguíneos y hacia el tejido debido al desarrollo de brechas entre las células endoteliales en los vasos sanguíneos después de un ataque al corazón. Sin embargo, los investigadores encontraron que el biomaterial se unía a esas células, cerrando los espacios y acelerando la curación de los vasos sanguíneos, como resultado de lo cual se redujo la inflamación. La prueba del biomaterial en un modelo porcino de ataque al corazón generó resultados similares. El equipo también probó con éxito la hipótesis de que el biomaterial podría ayudar a tratar otros tipos de inflamación en modelos de ratas con lesión cerebral traumática e hipertensión arterial pulmonar. Los investigadores ahora emprenderán estudios preclínicos para estas condiciones y se espera que comience un estudio sobre la seguridad y eficacia del biomaterial en sujetos humanos dentro de uno o dos años.

“Este biomaterial permite tratar el tejido dañado de adentro hacia afuera”, dijo Karen Christman, profesora de bioingeniería en la Universidad de California en San Diego e investigadora principal del equipo que desarrolló el material. “Es un nuevo enfoque de la ingeniería regenerativa”.

“Buscamos diseñar una terapia con biomateriales que pudiera administrarse a órganos y tejidos de difícil acceso, y se nos ocurrió el método para aprovechar el torrente sanguíneo, los vasos que ya suministran sangre a estos órganos y tejidos”, dijo. Martin Spang, el primer autor del artículo. "Si bien la mayoría del trabajo en este estudio involucró al corazón, las posibilidades de tratar otros órganos y tejidos de difícil acceso pueden abrir el campo de la ingeniería de biomateriales/tejidos para el tratamiento de nuevas enfermedades".

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