Construyen peces robóticos impulsados por células del corazón de un humano

Un grupo de científicos de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, logró construir el primer pez artificial que se mueve por medio de células vivas del músculo del corazón de un humano. ¿Cómo funciona? De acuerdo con los investigadores este pez nada recreando las contracciones musculares de un corazón bombeando. (Lea: Experimento demuestra que las cacatúas también pueden combinar herramientas)

El “pez biohíbrido”, como lo llamaron los científicos, fue construido con papel, plástico, gelatina y dos tiras de células vivas del músculo cardíaco, representando “un paso más al desarrollo de un bombeo muscular artificial más complejo y proporcionando una plataforma para estudiar enfermedades cardíacas como la arritmia”, explicó la universidad de Harvard en un comunicado.

Según Kit Parker, autor principal del estudio y profesor de bioingeniería y física aplicada de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS), el objetivo final de esta investigación es poder construir un corazón artificial y reemplazar, por ejemplo, un corazón malformado en un niño.

“La mayor parte del trabajo en la construcción de tejidos cardíacos o corazones, incluidos algunos trabajos que hemos realizado, se centra en  replicar las características anatómicas o replicar el simple  latido del corazón en los tejidos diseñados”, explicó Parker en un comunicado emitido por la universidad.

Parker, añadió, que en este caso en específico se inspiraron en el “diseño de la biofísica del corazón, que es más difícil de hacer. Ahora, en lugar de utilizar imágenes del corazón como modelo, estamos identificando los principios biofísicos clave que hacen que el corazón funcione, utilizándolos como criterios de diseño y reproduciéndolos en un sistema, un pez nadador vivo, donde es mucho más fácil ver si tenemos éxito”. (Puede leer: Científicos logran que las patas amputadas de ranas vuelvan a crecer)

Este pez se basó en investigaciones que habían realizado en años anteriores el Grupo de Biofísica de la Enfermedad de Parker, en 2012. Para ese entonces, el laboratorio empleó células de músculo cardíaco de ratas para construir una bomba biohíbrida similar a una medusa y, para 2016, este mismo grupo de investigación desarrolló una raya artificial nadadora también a partir de células de músculo cardíaco de rata. Los resultados de este nuevo estudio fueron publicados en la revista Science.

Según esta nueva investigación, el pez cuenta con dos capas de células musculares, cada una de ellas está ubicada cada lado de la aleta y, cuando un lado se contrae, el otro se estira. Ese estiramiento, explicaron los investigadores, desencadena la apertura de un canal de proteína mecanosensible, es decir, provoca una contracción, luego un estiramiento y así sucesivamente. Este circuito puede impulsar a los peces durante más de 100 días.

Keel Yong Lee, becario postdoctoral en SEAS y coautor principal del estudio, contó en el mismo comunicado que “al aprovechar la señalización mecanoeléctrica cardíaca entre dos capas de músculo, recreamos el ciclo en el que cada contracción se produce automáticamente como respuesta al estiramiento en el lado opuesto. Los resultados destacan el papel de los mecanismos de retroalimentación en las bombas musculares como el corazón”.

La siguiente fase del estudio, añadieron los investigadores, es construir dispositivos biohíbridos aún más complejos a partir de células cardíacas humanas. (Lea también: Récord en energía de fusión nuclear. “Esto es histórico”, dicen científicos)

Un grupo de científicos de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, logró construir el primer pez artificial que se mueve por medio de células vivas del músculo del corazón de un humano. ¿Cómo funciona? De acuerdo con los investigadores este pez nada recreando las contracciones musculares de un corazón bombeando. (Lea: Experimento demuestra que las cacatúas también pueden combinar herramientas)

El “pez biohíbrido”, como lo llamaron los científicos, fue construido con papel, plástico, gelatina y dos tiras de células vivas del músculo cardíaco, representando “un paso más al desarrollo de un bombeo muscular artificial más complejo y proporcionando una plataforma para estudiar enfermedades cardíacas como la arritmia”, explicó la universidad de Harvard en un comunicado.

Según Kit Parker, autor principal del estudio y profesor de bioingeniería y física aplicada de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS), el objetivo final de esta investigación es poder construir un corazón artificial y reemplazar, por ejemplo, un corazón malformado en un niño.

“La mayor parte del trabajo en la construcción de tejidos cardíacos o corazones, incluidos algunos trabajos que hemos realizado, se centra en  replicar las características anatómicas o replicar el simple  latido del corazón en los tejidos diseñados”, explicó Parker en un comunicado emitido por la universidad.

Parker, añadió, que en este caso en específico se inspiraron en el “diseño de la biofísica del corazón, que es más difícil de hacer. Ahora, en lugar de utilizar imágenes del corazón como modelo, estamos identificando los principios biofísicos clave que hacen que el corazón funcione, utilizándolos como criterios de diseño y reproduciéndolos en un sistema, un pez nadador vivo, donde es mucho más fácil ver si tenemos éxito”. (Puede leer: Científicos logran que las patas amputadas de ranas vuelvan a crecer)

Este pez se basó en investigaciones que habían realizado en años anteriores el Grupo de Biofísica de la Enfermedad de Parker, en 2012. Para ese entonces, el laboratorio empleó células de músculo cardíaco de ratas para construir una bomba biohíbrida similar a una medusa y, para 2016, este mismo grupo de investigación desarrolló una raya artificial nadadora también a partir de células de músculo cardíaco de rata. Los resultados de este nuevo estudio fueron publicados en la revista Science.

Según esta nueva investigación, el pez cuenta con dos capas de células musculares, cada una de ellas está ubicada cada lado de la aleta y, cuando un lado se contrae, el otro se estira. Ese estiramiento, explicaron los investigadores, desencadena la apertura de un canal de proteína mecanosensible, es decir, provoca una contracción, luego un estiramiento y así sucesivamente. Este circuito puede impulsar a los peces durante más de 100 días.

Keel Yong Lee, becario postdoctoral en SEAS y coautor principal del estudio, contó en el mismo comunicado que “al aprovechar la señalización mecanoeléctrica cardíaca entre dos capas de músculo, recreamos el ciclo en el que cada contracción se produce automáticamente como respuesta al estiramiento en el lado opuesto. Los resultados destacan el papel de los mecanismos de retroalimentación en las bombas musculares como el corazón”.

La siguiente fase del estudio, añadieron los investigadores, es construir dispositivos biohíbridos aún más complejos a partir de células cardíacas humanas. (Lea también: Récord en energía de fusión nuclear. “Esto es histórico”, dicen científicos)