Suministro de energía celular para marcapasos
El corazón humano late rítmicamente gracias a un grupo especializado de células cardíacas o fibras musculares cardíacas conocidas como marcapasos que, literalmente, marcan el ritmo del latido. Las marcapasos artificiales tienen baterías que en la actualidad deben ser reemplazadas cada entre cinco y siete años por medio de una operación quirúrgica invasiva y delicada. Con el objetivo de evitar este procedimiento para una población cada vez más envejecida, se inició el proyecto financiado por la Unión Europea «The development of an implantable cellular power supply base on rabbit cardiac cells» (RABBITCELLPSU). El equipo de investigación aprovechó la energía de miocitos cardíacos vivos (células del músculo cardíaco) para crear el diseño de un nuevo tipo de batería. Los miocitos cardíacos son células alargadas con una estructura muy organizada. Para confinar las células en regiones de un canal específico, se desarrolló un dispositivo microfluídico con una nanoestructura bien definida. En primer lugar, los investigadores emplearon células cardíacas primarias para probar el sistema, confirmando la importancia de las características topográficas en la homogeneidad y en la periodicidad del latido de los grupos de células. Seguidamente el equipo de trabajo empleó nanofibras electrohiladas con colágeno como matriz tisular para favorecer el crecimiento del tejido según orientaciones deseadas. Los investigadores desarrollaron posteriormente los métodos para provocar la diferenciación de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) en miocitos cardíacos. Las iPSC son células madre adultas que han sido reprogramadas genéticamente para pasar a un estado embrionario (células madre embrionarias). Estos métodos son una forma muy eficaz para de-diferenciar células adultas y, por tanto, producir tejidos que son casi una copia perfecta del tejido original, minimizando así el riesgo de rechazo por el sistema inmune. Los miocitos cardíacos obtenidos han mostrado la capacidad para formar tejido funcional por medio del dispositivo microfluídico o de las matrices tisulares. El siguiente paso es aprovechar estas células para generar energía por medio de una repuesta piezoeléctrica. En este sentido, se están estudiando tanto nanocables de óxido de zinc como nanofibras electrohiladas de fluoruro de polivinilideno, o PVDF, como prometedores materiales piezoeléctricos. Ya está listo todo el trabajo de base para producir los componentes celulares y eléctricos necesarios, como también lo están las pruebas y los sistemas de medida necesarios. El equipo de trabajo está ya investigando de forma rutinaria miocitos cardíacos, concretamente su uso como dispositivos eléctricos. Una vez lista, la batería celular tendrá un gran impacto en la calidad de vida de millones de persona que requieren de la implantación quirúrgica de un marcapasos artificial.
Palabras clave
Suministro de energía celular, marcapasos, piezoeléctrico, células cardíacas, miocitos cardiacos
