Cuando ocurre un ataque cardíaco, el músculo en el tejido cardíaco puede tener cicatrices, interfiriendo con la actividad eléctrica necesaria para una función cardíaca saludable. Hay tratamientos farmacológicos disponibles que alivian un daño mayor, pero estos no conducen a la regeneración de tejidos. Se ha probado el uso de materiales artificiales para parchear o reconstruir las partes dañadas, pero solo recientemente se ha trabajado en las propiedades eléctricas necesarias para un funcionamiento cardíaco adecuado.

En esta semana Bioingeniería APL los investigadores revisan el uso de biomateriales conductores de electricidad para la reparación y el tratamiento del corazón. Los investigadores consideraron tres formas en que se pueden usar estos materiales:para crear andamios sobre los cuales las células del corazón podrían regenerarse, para hacer parches conductores de electricidad para reparar el tejido dañado, y producir hidrogeles inyectables para transportar fármacos a regiones cardíacas específicas.

Un corazón sano late cuando las células del miocardio se contraen. El miocardio está compuesto por fibras orientadas con precisión, por lo que la contracción se produce en forma de torsión. Las contracciones son provocadas por una señal eléctrica de células especializadas conocidas como nódulo sinoauricular. Esta señal se propaga a través del músculo cardíaco hasta el miocardio, a menos que encuentre tejido cicatricial. La cicatriz, que actúa como aislante eléctrico, puede detener esta señal, interfiriendo con la contracción.

Los investigadores ahora están desarrollando materiales conductores de electricidad para superar este problema con el tejido cicatricial al igualar las propiedades de conductancia eléctrica del miocardio nativo. Los tipos de materiales revisados ​​en este documento incluyen pequeños tubos o láminas de carbón; diminutas nanopartículas metálicas, generalmente de plata u oro; carburos metálicos, incluido el carburo de titanio ampliamente utilizado; y polímeros (plásticos) dopados con sustancias especiales que les permiten conducir la electricidad.

Cualquier material extraño introducido en el cuerpo debe ser biocompatible para evitar toxicidad tanto a corto como a largo plazo. Algunos problemas de toxicidad son sutiles. Nanopartículas de plata, por ejemplo, tienen una toxicidad dependiente del tamaño cuando se administran a los pulmones. Para muchos de estos materiales, toxicidad, particularmente a largo plazo, aún no ha sido evaluado. Sin embargo, algunas de estas sustancias pueden impartir efectos beneficiosos. Por ejemplo, ciertos carburos metálicos conocidos como MXene pueden ser antiinflamatorios.

El coautor Michael Monaghan sugiere que "un polímero conocido como PEDOT puede ser el más adecuado para injertos o andamios conductores de electricidad, ya que se puede fabricar en estructuras tridimensionales sin diferentes materiales de soporte ". Los investigadores también sugieren que algunas de las propiedades tóxicas de PEDOT podrían prevenirse purificando más completamente el material cuando se prepare. Se necesitan más estudios.