Un equipo de investigadores de la Washington State University desarrolló un corazón artificial impreso en 3D capaz de latir como uno real, una innovación que podría revolucionar el entrenamiento de cirujanos y la planificación de intervenciones cardíacas complejas. El estudio que describe este avance fue publicado en la revista científica Advanced Materials Technologies.
El dispositivo funciona como una plataforma de simulación médica avanzada, que permite a cirujanos y especialistas practicar procedimientos en un modelo anatómico realista y personalizado. De esta forma, el desarrollo abre la puerta a mejorar la formación quirúrgica y reducir la dependencia de animales o cadáveres utilizados actualmente para el entrenamiento médico.
El prototipo reproduce con gran fidelidad el funcionamiento del lado izquierdo del corazón, la parte del órgano encargada de impulsar la sangre oxigenada hacia todo el organismo. Gracias a la combinación de materiales flexibles y sistemas que imitan el movimiento muscular, el modelo logra simular las condiciones fisiológicas de presión, contracción y flujo sanguíneo que se producen durante una cirugía real.
Este tipo de simulación representa un avance significativo frente a los métodos tradicionales de formación. En muchos centros médicos del mundo se utilizan corazones de animales, cuerpos donados o simulaciones digitales, pero cada uno de estos sistemas presenta limitaciones.
Los modelos biológicos pueden diferir de la anatomía humana y además generan desafíos éticos, mientras que los simuladores informáticos no ofrecen retroalimentación táctil, un aspecto fundamental para dominar técnicas quirúrgicas complejas.
El nuevo corazón artificial impreso en 3D permite superar estas barreras al ofrecer una recreación física del órgano que responde dinámicamente a las intervenciones. Al latir y generar presión interna, el modelo permite a los médicos practicar procedimientos en condiciones muy similares a las de un quirófano real.
La tecnología detrás del dispositivo combina impresión 3D avanzada con materiales blandos, desarrollados a partir de datos obtenidos en escaneos cardíacos humanos. Esto permite reproducir con precisión la forma del órgano, incluidas sus cámaras y válvulas.
Los investigadores fabricaron una estructura con materiales que replican la textura del tejido cardíaco y añadieron actuadores neumáticos capaces de generar movimientos rítmicos comparables al latido humano.
“Entrenar con un corazón que sigue latiendo es esencial para avanzar en nuevas técnicas, especialmente en procedimientos mínimamente invasivos”, explicó Kaiyan Qiu, profesor asistente de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales y autor principal del estudio.
El modelo también incorpora estructuras que imitan las cuerdas tendinosas, responsables del control en la apertura y cierre de la válvula mitral, una de las partes más importantes del sistema cardíaco. Esto permite reproducir con mayor precisión las condiciones anatómicas reales durante las cirugías.
Por su parte, el investigador Alejandro Guillen Obando, integrante del proyecto, destacó el nivel de detalle que permite la tecnología de fabricación.
“La técnica de impresión permite crear curvas y cavidades complejas que reproducen la arquitectura interna del corazón, algo fundamental para analizar cómo interactúan los instrumentos médicos con estas estructuras”, señaló.
Para validar el funcionamiento del modelo, el equipo científico realizó pruebas centradas en la reparación de la válvula mitral, una intervención frecuente en cardiología.
Durante el experimento, los investigadores imprimieron una válvula con un defecto específico y luego simularon su reparación utilizando un dispositivo experimental similar a los utilizados en la práctica clínica. A través del corazón artificial hicieron circular un líquido diseñado para imitar la sangre.
El sistema incorporó además sensores de presión y tecnología de ultrasonido, lo que permitió analizar en tiempo real los efectos de la intervención quirúrgica.
Tras la reparación, los científicos observaron un aumento en la presión del ventrículo izquierdo, señal de que la válvula había recuperado su capacidad de cierre. Los estudios ecográficos confirmaron que el líquido dejó de regresar hacia el atrio, evitando la regurgitación, un problema común cuando falla la válvula mitral.
Estos resultados demostraron que el dispositivo no solo puede replicar enfermedades cardíacas, sino también la resolución quirúrgica de esas patologías.
Los investigadores creen que esta tecnología también podría aplicarse en medicina personalizada. A partir de escaneos cardíacos de cada paciente, sería posible imprimir una réplica exacta de su corazón antes de una operación.
Esto permitiría que los cirujanos ensayen previamente intervenciones complejas sobre una copia del órgano real del paciente, con el objetivo de mejorar la precisión de la cirugía y reducir riesgos.
El equipo de la Washington State University ya presentó una patente provisional para esta tecnología y trabaja en una versión más avanzada que incluirá las cuatro cámaras del corazón y todas sus válvulas principales, ampliando su capacidad de simulación.
En los próximos meses, los científicos planean colaborar con médicos y estudiantes de distintas instituciones para probar el sistema en entornos clínicos reales, un paso clave para determinar su utilidad en la formación quirúrgica y en la preparación de intervenciones sobre enfermedades cardíacas complejas.
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