Las válvulas cardíacas artificiales hechas con impresión 3D funcionan perfectamente
Las tecnologías mejoran los productos que se pueden utilizar en los lugares más variados. Algunos ejemplos son las válvulas cardíacas artificiales hechas con impresión 3D. Este método puede ser la solución a la creciente demanda de válvulas cardíacas, ya que existe una necesidad creciente en una sociedad que envejece y carece de recursos.
Según un estudio reciente, la tecnología de impresión 3D de este tipo de prótesis podría ser un factor vital en la vida de millones de seres humanos.
El corazón humano puede recibir válvulas hechas con impresión 3D
El corazón humano tiene cuatro cámaras, cada una equipada con una válvula para asegurar el flujo de sangre en una sola dirección. Si alguna de las válvulas cardíacas falla, se estrecha o se distiende (o incluso se rompe), la sangre regresará a los atrios o ventrículos, lo que pondrá a todo el corazón bajo una presión severa. En el peor de los casos, esto puede provocar arritmia o incluso insuficiencia cardíaca.
Dependiendo de la gravedad del defecto, las válvulas cardíacas artificiales pueden resolver el problema. Por lo tanto, en las próximas décadas, es probable que la demanda de este tipo de cirugía aumente en muchas partes del mundo debido al envejecimiento de la población, la falta de ejercicio y la mala alimentación.
Se estima que 850,000 personas necesitarán válvulas cardíacas artificiales para el año 2050. En este sentido, los investigadores han estado buscando una alternativa para reemplazar las válvulas cardíacas actualmente en uso.
Los nuevos materiales pueden aumentar la esperanza de vida promedio de un paciente
A diferencia de las válvulas cardíacas convencionales, la válvula cardíaca de silicona se puede adaptar con mayor precisión al paciente. Esto se debe a que la forma y el tamaño de la válvula individual se determinan primero mediante tomografía computarizada o resonancia magnética. Esto permite la impresión en 3D de una válvula cardíaca que se ajusta perfectamente a la cámara cardíaca del paciente.
Los investigadores utilizan las imágenes para crear un modelo digital y una simulación por computadora para calcular de antemano las fuerzas que actúan sobre el implante y su posible deformación. El material utilizado también es compatible con el cuerpo humano. Además, el flujo de sangre a través de la válvula cardíaca artificial es tan bueno como con las válvulas de reemplazo convencionales.
Los cirujanos cardiacos han usado tradicionalmente implantes que consisten en polímeros duros o tejido animal (de vacas o cerdos) combinados con marcos de metal. Para evitar que el cuerpo rechace estos implantes, los pacientes deben tomar inmunosupresores o anticoagulantes de por vida, que tienen importantes efectos secundarios indeseables.
Más fácil, más barato y con mejores resultados.
Además, las válvulas de reemplazo convencionales tienen una forma geométrica muy rígida, lo que dificulta que los cirujanos aseguren un buen sellado entre las nuevas válvulas y el tejido cardíaco.
Las válvulas de reemplazo que se usan actualmente son circulares pero no coinciden exactamente con la forma de la aorta, que es diferente para cada paciente.
El coautor Manuel Schaffner, ex alumno de doctorado de André Studart, profesor de materiales complejos en ETH Zurich, explicó. Además, la fabricación de válvulas cardíacas artificiales es costosa y consume mucho tiempo.
El nuevo tipo de válvulas cardíacas de silicona evita este problema. Solo se tarda una hora y media en producir una válvula con una impresora 3D. Por el contrario, se requieren varios días hábiles para fabricar una válvula cardíaca artificial hecha a mano a partir de material bovino. La producción con impresoras 3D también puede acelerar: una batería de impresora podría, por ejemplo, producir docenas o incluso cientos de válvulas todos los días.
Crear nuevas válvulas de corazón de impresión 3D
Primero, los científicos crean una impresión negativa de la válvula. Rocían pintura de silicona sobre esta impresión en forma de una corona de tres puntas que forma las aletas delgadas de la válvula.
Posteriormente, una impresora de extrusión deposita una pasta de silicona resistente para imprimir patrones de cables finos específicos en la superficie. Estas corresponden a fibras de colágeno que pasan a través de las válvulas naturales del corazón. Los hilos de silicona refuerzan la tapa de la válvula y prolongan la vida útil de la válvula de reemplazo. El investigador imprime la raíz del vaso sanguíneo unido a la válvula cardíaca utilizando el mismo procedimiento. Ya, al final, lo cubre con un stent Con forma de malla, necesaria para conectar el reemplazo de la válvula de silicona al sistema cardiovascular del paciente.
Las pruebas iniciales dieron resultados muy prometedores para la función de la nueva válvula. El objetivo de los científicos de los materiales es extender la vida útil de estas válvulas de reemplazo de 10 a 15 años. Este es el tiempo que duran los modelos actuales en los pacientes antes de que deban ser cambiados.
Sería maravilloso si un día pudiéramos producir válvulas cardíacas que duraran toda la vida y posiblemente incluso crecer con el paciente para que también pudieran implantarse en personas jóvenes.
Dijo Schaffner.
La llegada de esta prótesis al corazón puede tardar 10 años.
Sin embargo, aún tomará al menos 10 años para que las nuevas válvulas cardíacas artificiales entren en uso clínico. Esto se debe a que todavía es necesario someterse a pruebas clínicas exhaustivas.
El coautor, Fergal Coulter, quien desarrolló las impresoras 3D que producen válvulas cardíacas, está trabajando actualmente en el desarrollo de la válvula cardíaca de silicona.
Estos experimentos son necesarios para garantizar que la tecnología tenga alguna posibilidad de ser utilizada en pacientes humanos.
Reja Fergal Reforzada.
Además, todavía se están estudiando nuevos materiales que pueden prolongar la vida útil de las válvulas cardíacas.
Sin embargo, un socio industrial o posiblemente una escisión será importante para hacer que la válvula cardíaca esté disponible comercialmente en el mercado. Finalmente, la investigación fue publicada en la revista Matter.
