Un biomaterial diseñado para migrar al torrente sanguíneo podría ofrecer un medio menos invasivo de aliviar la inflamación y favorecer la autocuración de los tejidos lesionados. En estudios con animales, el material inyectable mejoró los daños tisulares causados por infartos de miocardio en roedores y animales grandes. Los primeros experimentos de prueba de concepto también sugirieron que el mismo método podría ser útil algún día para otras enfermedades relacionadas con la inflamación, como las lesiones cerebrales traumáticas y la hipertensión arterial pulmonar.
«Este biomaterial permite tratar el tejido dañado desde dentro», afirma Karen Christman, catedrática de Bioingeniería de la Universidad de California en San Diego e investigadora principal del equipo que desarrolló el material. «Se trata de un nuevo enfoque de la medicina regenerativa». Los resultados fueron publicados en 2022 por un equipo de bioingenieros y médicos en la revista científica Nature Biomedical Engineering. En aquel momento, Christman afirmó que en uno o dos años podría ponerse en marcha un estudio en humanos para comprobar la seguridad y eficacia del biomaterial.
Un nuevo enfoque para reparar lesiones cardíacas
El infarto de miocardio sigue siendo una de las urgencias médicas más graves en Estados Unidos, con unos 785.000 nuevos casos cada año. Según datos dela Organización Mundial de la Salud y estadísticas de la Unión Europea, varios millones de personas mueren también cada año en Europa por enfermedades cardiovasculares en su conjunto, y una gran proporción de ellas son víctimas de infartos de miocardio y accidentes cerebrovasculares. Las enfermedades cardiovasculares son responsables de aproximadamente un tercio de todos los fallecimientos en Europa y constituyen la principal causa de muerte.
Cuando se bloquea el flujo sanguíneo al corazón, el tejido cardiaco puede dañarse o morir. El organismo reacciona formando tejido cicatricial, pero éste no se contrae como el músculo cardiaco sano. Con el tiempo, esto puede debilitar el corazón y contribuir a la insuficiencia cardíca. En la actualidad, no existe ningún tratamiento establecido que repare directamente el tejido cardiaco tras un infarto. El tratamiento actual se centra en restablecer el flujo sanguíneo, limitar los daños y controlar el riesgo de futuros problemas cardiacos.
«La enfermedad arterial coronaria, el infarto agudo de miocardio y la insuficiencia cardiaca siguen siendo los problemas de salud pública más graves que aquejan a nuestra sociedad actual», afirma el Dr. Ryan R. Reeves, del Departamento de Medicina Cardiovascular de la UC San Diego. «Como cardiólogo intervencionista que trata a diario a pacientes con enfermedad arterial coronaria e insuficiencia cardiaca, me encantaría ver tratamientos adicionales para mejorar los resultados terapéuticos y aliviar los angustiosos síntomas.»
Del hidrogel cardiaco a la perfusión en el torrente sanguíneo
Este trabajo se basa en una investigación anterior realizada por el equipo de Christman, que utilizó un hidrogel derivado de la estructura natural del tejido muscular cardíaco, también conocida como matriz extracelular (MEC). Este gel está diseñado para introducirse directamente en el músculo cardiaco dañado a través de un catéter. Una vez dentro, forma una estructura de soporte que favorece el crecimiento celular y la reparación del tejido. Los resultados de un estudio clínico en humanos de fase 1 de este enfoque anterior con hidrogeles se publicaron en otoño de 2019. El estudio demostró que la inyección transendocárdica de VentriGel, un hidrogel derivado de la matriz extracelular del corazón, es segura y factible en pacientes con disfunción ventricular izquierda tras un infarto de miocardio, aunque se necesitan ensayos aleatorizados más amplios para ver si mejora los resultados.
Sin embargo, el método de inyección directa tiene una limitación importante. Dado que requiere la inyección de una aguja en el músculo cardiaco, por lo general no puede utilizarse inmediatamente después de un infarto de miocardio. Una administración demasiado precoz podría conllevar el riesgo de daños mayores. Este reto llevó a los investigadores a plantear otra idea: un biomaterial que pueda perfundirse o infundirse en un vaso sanguíneo del corazón durante intervenciones como la angioplastia o la implantación de un stent.
«Queríamos desarrollar una terapia basada en un biomaterial que pudiera administrarse en órganos y tejidos de difícil acceso, y encontramos un método que utiliza el torrente sanguíneo, es decir, los vasos que ya suministran sangre a estos órganos y tejidos», explica Martin Spang, primer autor del estudio, que se doctoró en el grupo de Christman en el Departamento de Bioingeniería Shu Chien-Gene Lay.
Por qué es importante la administración intravenosa
El enfoque del flujo sanguíneo ofrece al biomaterial una importante ventaja práctica. En lugar de permanecer en unos pocos puntos de inyección, puede distribuirse de forma más uniforme por todo el tejido dañado. Esto podría hacerlo especialmente valioso tras un infarto de miocardio, cuando las zonas dañadas pueden ser de difícil acceso directo y el tiempo es esencial. El estudio publicado en Nature Biomedical Engineering describe el material como un biomaterial de matriz extracelular infundido por vía intravascular, obtenido a partir de miocardio ventricular descelularizado, digerido enzimáticamente y fraccionado. El material está diseñado para acumularse en el tejido dañado uniéndose a microvasos con fugas y degradarse en gran medida en unos tres días.
Para producir la versión inyectable, los investigadores del laboratorio de Christman empezaron a utilizar el hidrogel que ya habían desarrollado y cuya compatibilidad con las inyecciones de sangre habían comprobado. El problema era el tamaño de las partículas. El hidrogel original contenía partículas demasiado grandes para atacar con eficacia los vasos sanguíneos dañados y con fugas.
Spang resolvió el problema preparando el precursor líquido del hidrogel en una centrifugadora. De este modo, el equipo pudo separar las partículas más grandes y retener sólo las de tamaño nanométrico. A continuación, el material se dializó, se filtró estérilmente y se liofilizó. Cuando se añadió agua estéril al polvo final, el resultado fue un biomaterial que podía administrarse por vía intravenosa o infundirse en una arteria coronaria del corazón.
Cómo detecta el tejido dañado
Cuando los investigadores probaron el biomaterial en un modelo de infarto de miocardio en roedores, partieron de la hipótesis de que atravesaría los vasos sanguíneos con fugas para llegar al tejido dañado. Tras un infarto de miocardio, pueden formarse espacios entre las células endoteliales que recubren el interior de los vasos sanguíneos. Sin embargo, el equipo observó algo más sorprendente. El biomaterial se adhirió a estas células endoteliales, ayudando a rellenar los espacios y acelerando la cicatrización de los vasos sanguíneos. Este proceso redujo la inflamación, una de las principales causas de daño tisular tras una lesión.
A continuación, los investigadores probaron el tratamiento en un modelo porcino de infarto de miocardio y obtuvieron resultados similares. En ratas y cerdos con infarto agudo de miocardio inducido seguido de perfusión intracoronaria, el biomaterial se asoció a una reducción del volumen del ventrículo izquierdo, una mejora de los valores de movimiento de la pared y cambios en la expresión de genes relacionados con la reparación tisular y la inflamación.
Potencial más allá del corazón
Aunque la mayor parte del trabajo se centró en las lesiones causadas por el infarto de miocardio, los investigadores también probaron si el mismo biomaterial podía aplicarse a otros tejidos inflamados. En modelos de rata, hallaron pruebas de concepto de que el método podría ser útil para lesiones cerebrales traumáticas e hipertensión arterial pulmonar. Esto es interesante porque estas dos enfermedades afectan a órganos de difícil acceso: el cerebro está especialmente protegido por la barrera hematoencefálica, mientras que los pulmones son muy sensibles a la inflamación y a los cambios de presión debido a su fina red vascular. Por tanto, si un material actuara de forma selectiva a través del sistema vascular, podría actuar precisamente allí donde los fármacos convencionales suelen tener una eficacia limitada.
Este potencial más amplio es uno de los aspectos más fascinantes del trabajo. Muchos órganos y tejidos son de difícil acceso directo, pero todos están irrigados por vasos sanguíneos. De ahí la idea: el biomaterial no sólo utiliza los vasos como vía de transporte, sino que interactúa activamente con su revestimiento interior, las células endoteliales. De este modo, no sólo podría actuar en un órgano, sino que, en principio, podría utilizarse en diversos tejidos con daño vascular o inflamación, por ejemplo tras un ictus, una neumonía u otras formas de daño tisular agudo.
Si un biomaterial puede utilizar estos vasos como «puerta de entrada», se abren nuevas posibilidades para la medicina regenerativa, ya que puede dirigirse a las zonas donde se produce el daño sin necesidad de cirugía mayor. «Aunque la mayor parte del trabajo realizado en este estudio se centró en el corazón, las posibilidades de tratar otros órganos y tejidos de difícil acceso pueden abrir el campo de los biomateriales y la ingeniería de tejidos para tratar nuevas enfermedades», afirmó Spang.
Qué ha cambiado desde el estudio de 2022
Desde el estudio original, otros trabajos han examinado cómo influyen los biomateriales basados en matriz extracelular en la regeneración tras un infarto de miocardio. Un estudio estudio publicado en Nature Communications en 2025 por investigadores dirigidos por Christman utilizó la transcriptómica espacial y la secuenciación de ARN mononuclear para investigar cómo afectan los biomateriales inyectables basados en matriz extracelular al tejido cardiaco tras un infarto de miocardio. El estudio detectó señales que favorecen la reparación en modelos de rata, como la inmunomodulación, el desarrollo de vasos sanguíneos y linfáticos, la activación de fibroblastos, el rescate de tejido miocárdico, la proliferación de células musculares lisas y la neurogénesis.
Aunque este trabajo posterior no sustituyó la necesidad de realizar ensayos clínicos con biomateriales intravasculares, sí aportó información más detallada sobre cómo esta clase de terapias basadas en matriz extracelular cardiaca puede influir en la cicatrización a nivel celular y regional en corazones dañados. Ventrix Bio, Inc, la start-up cofundada por Christman, también ha perseguido el desarrollo de la correspondiente tecnología de matriz extracelular cardiaca. Una entrada en ClinicalTrials.gov relativa a VentriGel describe un estudio abierto de fase 1 financiado por la Universidad de Emory en niños con síndrome del corazón izquierdo hipoplásico para evaluar la seguridad y viabilidad de la inyección intramiocárdica del material de matriz extracelular de Ventrix Bio. En el momento del acceso, aún no se han reclutado participantes para este estudio.
Próximos pasos del ensayo en humanos
Christman y Ventrix Bio tienen la intención de solicitar la aprobación de la FDA para estudiar el nuevo biomaterial intravascular en cardiopatías humanas. Si se concede la aprobación para los ensayos clínicos, el tratamiento tendrá que demostrar que es seguro, cómodo de usar y lo bastante eficaz como para mejorar los resultados del tratamiento de los pacientes. En la actualidad, el tratamiento está aún en fase experimental. Pero su atractivo es evidente: en lugar de requerir inyecciones directas en el músculo cardíaco, podría administrarse mediante procedimientos vasculares o intravenosos ya existentes y llegar al tejido dañado desde el interior. «Una de las principales razones por las que tratamos las enfermedades coronarias graves y los infartos de miocardio es prevenir la disfunción ventricular izquierda y su progresión a insuficiencia cardiaca», afirma el Dr. Reeves. «Este tratamiento fácil de administrar tiene potencial para desempeñar un papel importante en nuestro enfoque terapéutico».