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Las válvulas cardíacas regenerativas y los vasos sanguíneos un paso más cerca

Por la Universidad Tecnológica de Eindhoven

Las prótesis no degradables para tejidos cardiovasculares se pueden utilizar para reemplazar las válvulas cardíacas y los vasos sanguíneos, pero no pueden permanecer en el cuerpo de forma permanente. En dos artículos recientes, los investigadores de TU / e en colaboración con varios socios clínicos, la Dutch Heart Foundation y las empresas derivadas de TU / e, Suprapolix, Xeltis y STENTiT, han demostrado cómo los stents de reemplazo y las válvulas cardíacas fabricadas con materiales biodegradables pueden ser una solución permanente ya que ayudan al cuerpo a reemplazar los tejidos dañados. Es la primera vez que estas válvulas cardíacas y stents biodegradables de su investigación se evalúan en un entorno preclínico.

Gracias a los importantes avances en los métodos y materiales, los tejidos cardiovasculares, como las válvulas cardíacas y los vasos sanguíneos afectados por enfermedades o malformaciones congénitas en el caso de los niños, ahora pueden reemplazarse por prótesis.

Sin embargo, la mayoría de las prótesis actuales son pasivas porque no ayudan a que las células crezcan cerca del implante y las prótesis no degradables permanecen en el cuerpo de forma permanente. Como resultado, estas prótesis pueden afectar la calidad de vida del paciente a lo largo del tiempo. Cuando se implanta en niños con malformaciones congénitas, la prótesis no puede crecer con el cuerpo, lo que hace inevitables más operaciones. Por lo tanto, existe una necesidad considerable de reemplazos protésicos más permanentes.

Con esto en mente, un grupo de investigadores de TU / e, liderado por Carlijn Bouten y Anthal Smits del departamento de Ingeniería Biomédica, ha explorado la implantación de válvulas cardíacas y vasos sanguíneos de plástico biodegradable que son aceptados por el cuerpo y transformados en tejido vivo. en ensayos preclínicos. Recientemente publicaron sus resultados en dos artículos importantes en la revista JACC: Basic to Translational Science .

Estos estudios son significativos dado que los investigadores han llevado varios años de cuidadosos desarrollos de laboratorio para llegar a esta etapa crucial en la que, por primera vez, las válvulas cardíacas biodegradables y los stents de su investigación se han evaluado en un entorno preclínico.

 

Tejidos cardiovasculares para jóvenes y mayores

“Estos artículos muestran algunas de las primeras traducciones de nuestra investigación de ingeniería básica en el campo de la medicina regenerativa para válvulas cardíacas y vasos sanguíneos implantables”, dice Bouten. “Para las válvulas cardíacas, estamos apuntando a los niños pequeños que aún están creciendo, ya que las válvulas cardíacas no degradables actuales no funcionan para ellos. Luego, estamos diseñando stents regenerativos para adultos y ancianos con enfermedades vasculares. Este nuevo stent es diferente del los stents actuales, ya que hacen que el cuerpo sane la arteria dañada desde el interior, mientras que la estructura del stent en sí permanece solo temporalmente en el cuerpo. Esto puede superar muchos de los riesgos asociados con los stents permanentes “.

“En ambos estudios, el trabajo tomó más de tres años, pero finalmente estamos cosechando los tremendos esfuerzos de nuestras grandes colaboraciones interdisciplinarias”, agrega Smits. “Excepcional y accidentalmente, los artículos se publicaron con una semana de diferencia”.

Stents regenerativos

El estándar de oro para el reemplazo de arterias o venas enfermas son las propias arterias o venas del paciente. Sin embargo, el uso de dichos vasos autólogos (vasos de la misma persona) no siempre es posible debido a una enfermedad vascular, el uso previo de vasos potenciales o cuando se necesitan bypass múltiples o prolongados.

Aunque se dispone de vasos sintéticos hechos de polímeros no degradables, funcionan mejor para la sustitución de arterias grandes (diámetros superiores a 6 mm). Los implantes de diámetro más pequeño, como las arterias coronarias o las arterias de la parte inferior de la pierna, tienen riesgo de bloquearse. Este también es un riesgo importante a considerar cuando se utilizan stents vasculares no degradables para abrir arterias bloqueadas.

Para abordar este problema, los investigadores de TU / e y la empresa derivada STENTiT desarrollaron un implante vascular de diámetro pequeño hecho de un polímero electrohilado biodegradable que se puede insertar en un vaso utilizando el mismo enfoque mínimamente invasivo que el reemplazo transcatéter.

El implante cumplió una serie de funciones clave. En primer lugar, la microestructura fibrosa electrohilada biodegradable del implante proporcionó un entorno adecuado para la colonización y el crecimiento de las propias células del paciente. En segundo lugar, la combinación del polímero biorreabsorbible y el diseño del injerto ayudó al stent a ejercer la fuerza necesaria para asegurar su posición contra el tejido de la pared vascular. Finalmente, el implante tuvo un impacto positivo en la remodelación tisular.

“Los resultados de este estudio preclínico son muy prometedores para futuras aplicaciones de pacientes”, dice Bouten. “Ofrece la posibilidad de implantar stents biodegradables en pacientes de una manera mínimamente invasiva que brindan un mejor soporte estructural en los vasos y replican las condiciones que necesitan las células para florecer in situ”.

Válvulas cardíacas reabsorbibles

En el segundo artículo, una extensa colaboración codirigida por TU / e y el Centro Médico de la Universidad de Ámsterdam analizó el desarrollo de válvulas cardíacas solubles.

La función de la válvula cardíaca depende en gran medida de la organización de la red de colágeno subyacente. En las válvulas cardíacas maduras, esta red suele formar círculos en el tejido. Esta orientación de red preferida asegura la resistencia mecánica de la válvula.

Se pueden usar válvulas no vivas o sintéticas para reemplazar las válvulas cardíacas enfermas, pero no pueden promover la formación de tejido ni integrarse completamente con el tejido circundante. Esto afecta negativamente la calidad de vida y la esperanza de vida del paciente.

Una alternativa es el uso de válvulas cardíacas biodegradables sin células, que promueven la colonización de las células hospedadoras en la estructura de la válvula, la formación de tejido y la remodelación. Simultáneamente, el cuerpo absorbe lentamente el andamio biodegradable.

Los investigadores produjeron andamios valvulares electrohilados a partir de elastómeros reabsorbibles, con el objetivo de estudiar cómo diferentes andamios con diferentes alineaciones de red afectaban el crecimiento de tejido nuevo. Uno de los principales hallazgos es que las válvulas implantadas eran capaces de mantener la funcionalidad de la válvula hasta por un año, mientras que el implante de plástico se degradaba y reemplazaba por tejido nuevo que era regenerado por el propio cuerpo. Sorprendentemente, sin embargo, ninguno de los andamios condujo a una red de colágeno que consta de círculos en el tejido, como se vería en el tejido de la válvula cardíaca normal.

“La observación de que las válvulas pueden abrirse y cerrarse correctamente de forma continua durante todo el proceso de regeneración es muy importante”, dice Smits. “Sin embargo, este estudio preclínico también subraya que todavía necesitamos una mejor comprensión de la respuesta del cuerpo a nuestros implantes para obtener un control total sobre el tejido que se regenera. El siguiente paso implicará una revisión cuidadosa de los diseños de andamios utilizando datos de más pre -ensayos clínicos.”