Científicos ticos buscan que corazones débiles latan mejor
→Si se concreta el proyecto, pacientes podrían soportar hasta 6 meses →Sistema se trabaja desde hace 9 años y aún resta probarlo en los animales
Todo comenzó cuando Carlos Salazar Vargas, especialista en Cirugía Cardíaca y de Tórax, tocó la puerta del Laboratorio de Simulación Biológica (Sibila) de la Escuela de Ingeniería en Mecatrónica del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), en Cartago.
Su petición era un reto en sí mismo: la necesidad de crear un sustituto de una válvula cardíaca, que bombeara la sangre de pacientes con un corazón ya muy debilitado por alguna enfermedad y que requirieran un trasplante.
Estos pacientes son muy especiales, pues no pueden esperar mucho tiempo por un trasplante y conseguirlo no es tan fácil, no solo se trata de tener un órgano disponible, sino que sea compatible con quien afronta la enfermedad.
Aunque no son muchísimas las personas que requieren un trasplante, este procedimiento sí es decisivo para sus vidas. Lo ideal es que la espera no sea de más de seis meses. Solo en lo que va del año, cinco costarricenses han recibido un corazón, según datos de la Caja Costarricense de Seguro Social (CCSS).
Si existiera un dispositivo que pudiera ayudarles a los pacientes a bombear la sangre (una especie de “bomba”, como las bombas de agua), esto podría alargar su expectativa de vida, mientras esperan el trasplante.
La petición era diseñar algo que pudiera la persona utilizar como una asistencia temporal que sirviera de una especie de “puente”, mientras aparecía un donante. No pidió un corazón artificial, sino un “aliado” para que el corazón lata y pueda extenderse la vida del paciente en su espera.
Según los datos que Salazar le suministró al equipo, si se logra extender seis meses la vida de estos pacientes, la posibilidad de encontrar un donante se multiplica por cuatro.
“El doctor nos pidió tenerlo listo en seis meses. Eso fue hace nueve años. Y todavía nos falta mucho. No estamos ni siquiera cerca. Tal vez faltan unos tres o cuatro años para comenzar a hacer pruebas en animales.
La ciencia, si se quieren resultados buenos, es algo que toma su rato. Y en este caso, no podemos darle algo de baja calidad a personas en esas condiciones”, señaló Marta Eugenia Vílchez, una de las investigadoras, quien añadió que se matriculó desde un inicio en el proyecto porque cree en el bien que puede darles esto a muchas personas.
Tiempo. Gabriela Ortiz, también profesora de Ingeniería en Mecatrónica e investigadora del proyecto, manifestó: “No estamos intentando copia ni generar nada a partir de algo ya hecho. Buscamos crear un dispositivo completamente tico, con todas las fases del proceso. Y esto toma su tiempo”.
“Hay personas que nos han dicho que ellos se sacrifican a utilizarlo, que no tienen nada que perder, pero no podemos hacerlo. La ciencia no funciona así; no podemos arriesgarnos”, agregó Vílchez.
El equipo, formado por físicos, ingenieros en Mecatrónica, ingenieros en Electrónica, entre otros, debía empezar por algo muy básico: entender cómo funciona no solo el corazón, sino todo el sistema circulatorio.
“En un inicio, yo todo lo que sabía era que el corazón estaba en el pecho y bombeaba sangre… y que yo lo necesitaba para estar vivo. Tuvimos que comenzar de cero, a aprender sus partes y cómo funcionan”, recordó
“NO ESTAMOS INTENTANDO COPIA NI GENERAR NADA A PARTIR DE ALGO YA HECHO. BUSCAMOS CREAR UN DISPOSITIVO COMPLETAMENTE TICO, CON TODAS LAS FASES DEL PROCESO. Y ESTO TOMA SU TIEMPO.
Gabriela
Ortiz
Profesora Mecatrónica
Juan Luis Crespo, del Laboratorio de Inteligencia Artificial para las Ciencias Naturales (Liana), también del Instituto Tecnológico y quien llegó a trabajar en el proyecto hace seis años.
Al ser ingenieros o especialistas en Ciencias Básicas, primero entendieron la circulación como un sistema y un proceso, para, a partir de ahí, pensar cómo emularlo mediante un modelo.
“No podemos tener a una persona y decirle: ‘vamos a causarte una insuficiencia cardíaca para ver cómo se comporta tu sistema circulatorio’; entonces, una vez que entendimos el funcionamiento, había que poner un modelo a funcionar”, destacó Crespo.
A trabajar. Fue así como pusieron manos a la obra y crearon un modelo de un circuito hidromecánico. Este tiene el tamaño de una mesa, y en él se puede ver cómo funciona el sistema circulatorio de un hombre de 35 años. El modelo puede “envejecerse” hasta los 60 años y se le pueden provocar dos enfermedades para ver cómo se diferencia el comportamiento de estas a diferentes edades.
Estas enfermedades son la insuficiencia sistólica –la que se da cuando el miocardio (músculo del corazón) no puede bombear (expulsar) bien la sangre del corazón– y la insuficiencia diastólica –miocardio está rígido y no se llena de sangre fácilmente–.
Así, los investigadores pueden ver qué les pasa al corazón y a las venas y arterias en estas condiciones.
Para emular de mejor forma
la circulación humana, los científicos utilizan un líquido con las mismas características mecánicas de la sangre.
La densidad y la viscocidad es la misma que presenta nuestro líquido vital, lo que hace que los resultados sean mucho más fieles.
Este sistema recibió el Premio Nacional en Ingeniería Electrónica 2017.
Mientras se desarrollaba el modelo del sistema, los científicos también se dedicaron a ver cuáles modelos matemáticos podían servir de ayuda para determinar mejor las características del dispositivo (materiales, tamaño, dimensiones, etc).
Construir esta estructura matemática tomó seis años.
“El modelo matemático nos da una guía más clara de adónde ir y no estar haciendo intentos de prueba y error. Para eso utilizamos matemática de fluidos, para ver cómo reacciona el líquido (con las características de la sangre) con la estructura (del dispositivo)”, expresó Ortiz. Al respecto, Crespo interviene:
“Se tienen tantas variables que las posibilidades para crear prototipos se multiplican muchísimo; por eso debemos estar seguros de cómo trabajarlo y los modelos matemáticos nos ayudan en eso”.
Con cuidado. En este momento se trabaja con el impulsor, que tiene una parte vital en el desarrollo de este sustituto de válvula. Se trata de una carcaza cilíndrica, por donde va a entrar la sangre; esta va a girar y luego salir.
Pero no puede hacerse de cualquier forma. Por ejemplo, si esta carcaza tuviera un eje (como es usual en muchas “bombas”), esto podría golpear la sangre y, cuantos más golpes se lleve esta, más se afectaría.
Por ello buscan cómo hacer que gire sin necesidad de eje, para lo que prueban distintos materiales e incluso distintos tipos de imán.
“La sangre es un tejido vivo y hay que tratarla con respeto.
Si la ponemos a girar muy rápido o muy lento, esta va a coagularse. Si encontramos cómo dañar la sangre lo menos posible, pues es difícil evitarlo del todo, vamos a mejorar la vida del paciente”, apuntó Vílchez.
Los científicos trabajan en el desarrollo de una “mini planta” para imitar cómo sería la entrada y la salida de la sangre del dispositivo.