Las enfermedades cardiovasculares son una causa principal de muerte en Norteamérica – La impresión 3D podría cambiar esto.

Las enfermedades cardiovasculares siguen cobrándose millones de vidas cada año en todo el mundo. Lamentablemente, continúan entre las principales causas de muerte en la mayoría de los países y, según las estadísticas, esta tendencia va en aumento. Afortunadamente, algunos investigadores innovadores han presentado un nuevo método para imprimir venas que podría mejorar los resultados de los pacientes sometidos a cirugía de bypass e inaugurar una nueva era de bioingeniería. Esto es lo que debe saber.

Enfermedades cardiovasculares – Estadísticas

Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en Estados Unidos y en la mayoría de las naciones industrializadas. Muchos factores contribuyen a esta situación, entre ellos una alimentación poco saludable, el consumo de alcohol, la mala calidad del aire y el tabaquismo. Todos ellos pueden aumentar el riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares.

Tratamiento de las enfermedades cardiovasculares hoy

Al observar el número anual de víctimas de enfermedades cardíacas, no sorprende que se hayan dedicado grandes esfuerzos a ayudarlas. En muchos casos se necesita una cirugía de bypass. Este procedimiento introduce una vena artificial que evita la vía obstruida y crea una nueva ruta, permitiendo que la sangre vuelva a fluir con normalidad y con la presión adecuada.

La creación de estos injertos vasculares se estudia desde hace muchos años, pues resulta extremadamente difícil reproducir una vena con la misma resistencia y características que las naturales. Actualmente, la bioimpresión por extrusión y los métodos con hidrogeles permiten crear vías y conductos específicos cuando se necesitan. Sin embargo, estos métodos tienen limitaciones.

Entre estas limitaciones figuran una menor durabilidad, resistencia e integridad estructural. Las venas impresas no son lo bastante resistentes para conservar su estructura cuando superan determinadas longitudes. Por ello, su tasa de fallo es mayor de lo que desean los profesionales médicos. Afortunadamente, un grupo de investigadores ha desarrollado formas innovadoras de hacer que las venas artificiales sean más resistentes y duraderas.

Detalles del estudio

El estudio «Fabricación de un injerto vascular flexible mediante técnicas de impresión por extrusión y electrospinning» examina diversos métodos para mejorar la resistencia a la tracción y a la presión de estas estructuras impresas, con el fin de proporcionar a los pacientes construcciones vasculares de pequeño diámetro más fiables.

Técnica de electrospinning

Los investigadores introdujeron un nuevo método de fabricación denominado electrospinning o electrohilado. Este incorpora un refuerzo de fibras a injertos vasculares de gelMA impresos en 3D. Se creó un nuevo sistema de impresión 3D por capas aditivas que emplea una fuerza electrostática para entretejer estructuras de nanofibras en las venas artificiales.

Fuente – Advanced Materials Technologies

Esta estrategia permitió crear venas con un espesor de pared uniforme en toda su longitud. Además, su estructura se diseñó para comportarse como la matriz extracelular (ECM) de los tejidos naturales. El sistema de impresión con mandril giratorio vertical combinaba dos cabezales de electrohilado con hidrogel gelMA precalentado, dispensado mediante un cabezal de impresión por extrusión.

El mandril vertical giraba a 20 rpm. Esta velocidad permitió mantener un caudal constante de hidrogel de 0,22 mL min−1 a través de una punta cónica de 18 G. Para las pruebas se preparó gelatina metacriloilada (gelMA), que se mezcló con otros aditivos, incluido anhídrido metacrílico, antes de introducirse en una solución salina tamponada con fosfato. Este paso mantuvo equilibrado el pH, permitiendo que la estructura se endureciera uniformemente al exponerla a la luz.

Nanofibras

Una vez endurecida la gelatina metacriloilada (gelMA), se añade una capa estructural de nanofibras que refuerza las venas artificiales. Estas nanofibras se fabricaron con distintas mezclas de soluciones poliméricas de policaprolactona (PCL) y poli(L-lactida-co-ε-caprolactona) (PLCL). Curiosamente, comparten muchas características con las fibras musculares humanas naturales.

Pruebas de los nuevos métodos

Los investigadores realizaron diversas pruebas para examinar su creación y sus capacidades. Estas abarcaron presión, capacidad, durabilidad y otras categorías. En la primera ronda se utilizó un reómetro Kinexus Ultra+ configurado con una geometría de placas paralelas de 40 mm cuya superficie se había tratado mediante chorro de arena.

Presión de ruptura

El equipo también probó la presión de ruptura. Era un paso esencial, pues los métodos actuales presentan numerosos problemas debido a una presión de ruptura inferior a la de las venas humanas reales.

Comenzaron probando el injerto de gelMA reforzado con fibras en una máquina universal de ensayos Instron 3367 adaptada. Pudieron alimentar la vena artificial de manera semejante al bombeo del corazón, lo que permitió determinar cuánta presión soportaban las estructuras.

Resistencia a la tracción

Los investigadores probaron la resistencia a la tracción en todas las direcciones. Los resultados de los métodos tradicionales eran frágiles al estirarse o comprimirse, y el gel no conservaba su circunferencia durante el alargamiento. La nanoestructura añadida se diseñó para evitarlo.

El equipo comprobó la solidez de las estructuras tanto en dirección circunferencial como longitudinal. Los resultados destacaron la mayor durabilidad de las vías vasculares nanorreforzadas, que conservaron su estructura en condiciones de ensayo superiores a los requisitos establecidos.

Pruebas citotóxicas

Otra preocupación era cómo aceptaría el cuerpo estas intervenciones. Se realizaron pruebas de citotoxicidad para confirmar que las nuevas venas no serían rechazadas inmediatamente por el organismo. Los resultados fueron similares a los de los métodos actuales, aunque con mejores prestaciones de durabilidad y uniformidad.

Resultados de las pruebas – Enfermedades cardiovasculares

Los resultados demostraron que el equipo había creado venas artificiales con características similares a las naturales. En las pruebas de presión de ruptura y resistencia a la tracción, estas estructuras se comportaron como tejido humano real, abriendo la puerta a una nueva era de biomateriales impresos en 3D.

Beneficios del estudio de enfermedades cardiovasculares

Poder imprimir en 3D venas tan resistentes como las vías sanguíneas naturales ofrece muchas ventajas. Por ejemplo, facilita a los profesionales sanitarios el acceso a estos servicios. A medida que más personas afrontan riesgos para su salud, cabe esperar una creciente demanda de productos de salud cardiovascular.

Costos más bajos

Los métodos actuales de bypass cardíaco son eficaces, pero necesitan mejoras. Este avance mejorará sus resultados y hará que estas opciones sean más asequibles para la población. La investigación permite imprimir estos productos de forma sencilla y uniforme cuando se requieren. En el futuro, los costes disminuirán aún más a medida que el equipo amplíe la investigación y el desarrollo de materiales.

Injertos vasculares de pequeño diámetro

Una de las principales ventajas del descubrimiento es que permite crear injertos vasculares de menor diámetro. Antes, los métodos de impresión de venas tenían límites respecto a lo estrechos que podían ser los conductos, debido a la falta de integridad estructural.

Este avance mejora el comportamiento estructural de las venas bioimpresas ultrafinas y permite crear modelos más pequeños y precisos cuando se necesitan. Además, estas alternativas duraderas requieren menos tiempo de impresión.

Injertos más largos

Otro beneficio importante es la capacidad de imprimir injertos de mayor longitud. El gel utilizado en métodos anteriores no tenía suficiente integridad estructural para soportar cambios de presión en impresiones más largas. A medida que aumentaba la longitud de la vena, también lo hacían las fluctuaciones de presión y el riesgo de colapso.

Este nuevo método de impresión 3D con refuerzo de nanofibras elimina el problema, pues cada porción de la vena tiene resistencia y espesor equivalentes. El enfoque permite crear desvíos más complejos y largos, lo que podría salvar muchas vidas en los próximos años.

Investigadores de enfermedades cardiovasculares

La investigación fue dirigida por Faraz Fazal en la Universidad Heriot-Watt, en colaboración con el Instituto Roslin de la Universidad de Edimburgo. También contribuyeron Ferry P.W. Melchels, Andrew McCormack, Andreia F. Silva, Ella-Louise Handley, Nurul Ain Mazlan, Anthony Callanan, Vasileios Koutsos y Norbert Radacsi.

Empresas que pueden aprovechar el estudio de enfermedades cardiovasculares

Este descubrimiento seguramente tendrá una gran repercusión en el sector médico. Podría mejorar la vida de millones de personas y generar ingresos para las empresas que sepan aprovecharlo a tiempo. Estas son algunas compañías bien posicionadas para hacerlo.

1. Abbott Laboratories

ABT Gráfico de precios

Abbott Laboratories (ABT ) opera desde 1888 y es un proveedor destacado de productos y servicios de salud cardiovascular, neurológica y metabólica. Ofrece stents, válvulas cardíacas y dispositivos implantables que se utilizan en todo el mundo para mejorar la calidad de vida de las personas con enfermedades cardiovasculares.

La empresa tiene múltiples oficinas y emplea a más de 90.000 personas en todo el mundo. Posee patentes de diversos dispositivos de atención cardíaca y vende productos en más de 100 mercados. Hoy, Abbott Laboratories es uno de los nombres más reconocidos en el cuidado cardiovascular. Ha registrado un crecimiento considerable recientemente gracias a la innovación y al fortalecimiento de su posición en el mercado.

Según sus últimos informes, Abbott Laboratories obtuvo 22.000 millones de dólares de ingresos en 2024. También cotiza en las bolsas de Nueva York, Chicago, el Pacífico, Suiza y Londres. Estos factores, junto con su dedicación a liderar los avances en atención cardiovascular, hacen de esta acción una incorporación atractiva a su cartera.

2. Boston Scientific Corporation

BSX Gráfico de precios

Boston Scientific Corporation (BSX ) se fundó en 1979 en Massachusetts. Creció rápidamente hasta convertirse en un proveedor destacado de dispositivos cardiovasculares; hoy es especialmente conocida por sus stents, marcapasos y desfibriladores implantables. Estos dispositivos ayudan a salvar miles de vidas cada año en todo el mundo.

La empresa también ha asumido varios compromisos para crear un mercado más sostenible. Sus esfuerzos han sido reconocidos con su inclusión en el Dow Jones Sustainability Index y en la lista America’s Most JUST Companies de Forbes. Recientemente, Boston Scientific Corporation se reorganizó para mejorar la eficiencia y reforzar la confianza de los inversores. La medida dio buenos resultados, con una evolución positiva de la acción en 2024.

Futuro de las impresoras 3D en la salud

El futuro de la atención sanitaria dependerá de la capacidad de hacer llegar estas soluciones económicas al público. Esta nueva técnica híbrida podría facilitar una atención más rápida y asequible a quienes más la necesitan. Estos son otros avances de impresión 3D en salud que están llamando la atención.

Medicamentos impresos en 3D

El campo de los medicamentos impresos en 3D se amplía y cada semana aparecen nuevas técnicas de fabricación. Este mes hubo novedades interesantes: un equipo de investigadores creó un método para verificar la dosis y la calidad en tiempo real. Este avance podría permitir imprimir medicamentos más rápidamente y en lugares remotos, salvando millones de vidas cada año.

Órganos impresos en 3D

Al pensar en el desarrollo de medicamentos impresos en 3D, quizá no considere dónde y cómo probarlos. Afortunadamente, un equipo innovador de ingenieros creó una impresora 3D de «cuerpo en chip» que permite realizar pruebas exhaustivas de medicamentos de forma segura. El nuevo método reduce costes y permite reproducir características corporales específicas para poner a prueba conceptos.

Impresión de tejido cerebral

La bioimpresión es un tema de gran interés que abre la puerta a nuevos tratamientos y procedimientos. Los ingenieros llevan años intentando reproducir determinados tejidos del cuerpo. Por primera vez, investigadores han creado en laboratorio un tejido que imita al cerebral. Esta alternativa impresa en 3D incorpora un gel blando que permite a las neuronas crecer e interactuar entre sí, reproduciendo lo que ocurre en un cerebro normal.

La impresión 3D puede ayudar a pacientes con enfermedades cardiovasculares

Estos avances abren la puerta a un nuevo nivel de atención cardiovascular, con ayuda más rápida y eficiente. Crear soluciones cardiovasculares más resistentes, largas y seguras reduce las tasas de fallo y podría prolongar la vida de millones de pacientes. Por ello, es previsible que se siga hablando de este estudio en los próximos meses.

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