Para muchos pacientes que esperan un corazón de donante, la única forma de vivir una vida digna es con la ayuda de una bomba conectada directamente a su corazón. Esta bomba requiere aproximadamente tanta energía como un televisor, que extrae de una batería externa a través de un cable de siete milímetros de espesor. El sistema es práctico y fiable, pero tiene un gran defecto: a pesar del tratamiento médico, las bacterias pueden romper el punto por el que el cable sale del abdomen.
El investigador e ingeniero de ETH Zurich, Andreas Kourouklis, está trabajando para que este problema pronto sea cosa del pasado. Con el apoyo del profesor Edoardo Mazza de la ETH Zurich y médicos del Centro Alemán del Corazón en Berlín, Kourouklis ha desarrollado un nuevo sistema de cables para bombas cardíacas que no causa infecciones. Esto es particularmente importante dado que los métodos inalámbricos de transmisión de energía seguirán sin estar disponibles para los pacientes en el futuro previsible. Kourouklis recibió una beca pionera de ETH Zurich para avanzar en su tecnología.
Se forma tejido cicatricial con un suministro de sangre limitado alrededor del punto de salida. Esto no sólo perjudica la capacidad de la piel para curarse a sí misma, sino que también aumenta el riesgo de infección. Dado que las capas exteriores de la piel están enrolladas y adheridas sin apretar a la superficie plana del cable grueso, crecen hacia abajo. Como resultado, las bacterias pueden viajar desde la superficie de la piel a capas de tejido más profundas, lo que a menudo hace que los pacientes tengan que luchar contra infecciones y ser rehospitalizados.
Los investigadores de la ETH Zurich han ideado una tecnología para remediar la situación. En lugar de alimentar la bomba cardíaca a través de un cable grueso que es mucho más rígido que la piel humana, utilizan varios cables delgados y flexibles con una superficie rugosa e irregular. Kourouklis y su equipo comparan su enfoque con la forma en que el cabello humano atraviesa la piel sin causar infecciones. La razón de esto es que las capas más externas de la piel se adhieren mejor a estos cables y no crecen hacia adentro. Se forma tejido nuevo más rápidamente y es más probable que la piel permanezca intacta como barrera contra las infecciones bacterianas.
Para crear cráteres en la superficie de los cables, un equipo de ingenieros dirigido por Kourouklis y Mazza ha desarrollado un nuevo proceso que permite la creación de patrones muy pequeños e irregulares en superficies que no son planas, algo que antes no era posible.
Este método, actualmente patentado en ETH Zurich, consiste en recubrir los cables flexibles con una fina capa de silicona y enfriarlos a -20 grados centígrados. La superficie de los cables se vuelve así maleable. Luego se colocan en una cámara de condensación, donde se presionan pequeñas gotas de agua contra la capa líquida de silicona, creando cráteres microscópicos. El desafío aquí es que los cráteres no pueden ser demasiado grandes ni demasiado pequeños: si son demasiado grandes, las bacterias pueden asentarse en ellos y aumentar el riesgo de infección; si son demasiado pequeños, la piel no se adhiere a ellos y crece hacia adentro, en cuyo caso también aumenta el riesgo de infección. Un problema de optimización clásico, que Kourouklis y su equipo abordan mediante métodos computacionales y experimentales en biomecánica de tejidos y biomateriales.
Kourouklis y sus colegas llevaron a cabo pruebas iniciales en cultivos de células de la piel antes de implantar los cables viejos y gruesos y su nuevo sistema de cables en una oveja. Los resultados hacen que el investigador de la ETH Zurich sea optimista: mientras que los cables gruesos con una superficie plana causaron una inflamación severa, los cables delgados y flexibles solo mostraron reacciones inflamatorias leves. Ninguna oveja sufrió lesiones permanentes durante las pruebas.
Más importante aún: a diferencia de los cables gruesos, la piel de oveja se integra mejor con los nuevos cables y apenas crece hacia dentro. Por lo tanto, los finos cables con cráteres no provocaron infecciones en los animales.
Kourouklis está trabajando actualmente con ingenieros de dispositivos médicos y cirujanos cardíacos para mejorar el sistema de cables. Su objetivo es llevar la tecnología al mercado lo antes posible. Pero antes de que pueda usarse en pacientes cardíacos, se necesitarán una serie de pruebas en modelos de piel, animales y, eventualmente, humanos.
