Un equipo de bioingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) desarrolló un innovador parche flexible para la administración programada de fármacos.
Se podría colocar sobre el corazón tras un infarto y transformar la recuperación de los pacientes al promover la regeneración del tejido cardíaco. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Cell Biomaterials.
“Cuando alguien sufre un infarto grave, el tejido cardíaco dañado no se regenera de forma eficaz, lo que provoca una pérdida permanente de la función cardíaca. El tejido dañado no se recupera”, explicó Ana Jaklenec, investigadora principal del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT.
La científica argumentó que hicieron el estudio porque buscan restaurar esa función y “ayudar a las personas a recuperar un corazón más fuerte y resistente después de un infarto de miocardio”.
Jaklenec y Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch del MIT y miembro del Instituto Koch, son los autores principales del nuevo trabajo.
Innovación en tratamiento cardíaco tras infarto
El nuevo parche, diseñado para liberar varios medicamentos en momentos específicos según un cronograma preestablecido, demostró en estudios con ratas una reducción del 50 % en el tejido cardíaco dañado y una mejora significativa en la función del corazón.
La tecnología se basa en micropartículas de polímero PLGA, capaces de encapsular fármacos y liberarlos en fases diferenciadas.
Jaklenec detalló el enfoque: “Queríamos ver si es posible administrar una intervención terapéutica cuidadosamente orquestada para ayudar a sanar el corazón, justo en el sitio del daño, mientras el cirujano ya está realizando una cirugía a corazón abierto”.
La programación de la liberación de los medicamentos se logra al modificar el peso molecular de los polímeros que forman las cápsulas.
Eso permite controlar la velocidad de degradación y, por tanto, el momento en que cada fármaco se libera.
Para este desarrollo, los investigadores diseñaron partículas que se descomponen en tres intervalos: días uno a tres, siete a nueve y doce a catorce tras la implantación.
Cada fase corresponde a un medicamento específico: primero, neuregulina-1, un factor de crecimiento que previene la muerte celular; luego, VEGF, que estimula la formación de vasos sanguíneos; y finalmente, GW788388, una molécula que inhibe la formación de tejido cicatricial.
Jaklenec explicó la lógica detrás de esta secuencia: “Cuando el tejido se regenera, sigue una serie de pasos cuidadosamente sincronizados. La doctora Erica Wang, la primera autora, creó un sistema que entrega los componentes clave en el momento justo, en la secuencia que el cuerpo utiliza de forma natural para sanar”, dijo Jaklenec.
El equipo integró estas micropartículas en láminas delgadas de hidrogel, fabricadas con alginato y PEGDA, materiales biocompatibles que se degradan en el organismo.
Wang describió el proceso: “Encapsulamos matrices de estas partículas en un parche de hidrogel, y luego podemos implantar quirúrgicamente este parche en el corazón. De este modo, realmente estamos programando el tratamiento en este material”, contó Wang.
Resultados y beneficios del parche inteligente
Las pruebas en esferas de tejido cardíaco, compuestas por cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas, células endoteliales y fibroblastos cardíacos humanos, mostraron que el parche favoreció el crecimiento de vasos sanguíneos, aumentó la supervivencia celular y redujo la fibrosis.
En modelos de infarto en ratas, los resultados fueron contundentes. Los animales tratados con el parche presentaron una supervivencia un 33 % mayor, una reducción del 50 % en el tejido dañado y un aumento significativo del gasto cardíaco, en comparación con los que no recibieron tratamiento o solo recibieron los fármacos por vía intravenosa.
El estudio también comprobó que los parches se disuelven gradualmente, convirtiéndose en una capa muy fina al cabo de un año, sin interferir con la función mecánica del corazón.
“Esta es una forma importante de combinar la administración de fármacos y los biomateriales para potencialmente ofrecer nuevos tratamientos a los pacientes”, sostuvo el doctor Langer, quien tiene más de 1.360 patentes concedidas y en trámite en todo el mundo.
Mientras que neuregulina-1 y VEGF ya han sido probados en ensayos clínicos para tratar afecciones cardíacas, GW788388 solo se ha evaluado en modelos animales.
El equipo planea ahora probar el parche en otros modelos animales con la esperanza de avanzar hacia ensayos clínicos.
Aunque la versión actual requiere implantación quirúrgica, los investigadores exploran la posibilidad de incorporar las micropartículas a través de stents que puedan introducirse en las arterias para una administración programada de medicamentos.