El espacio en tu corazón

Corazón artificial con tecnología espacial
6 diciembre 2013

Un corazón artificial equipado con tecnología espacial empezará a latir dentro de poco en el cuerpo de un ser humano, tras haber sido aprobado en Francia para comenzar las pruebas clínicas.

Teniendo en cuenta que las enfermedades coronarias causan la muerte a unos 100 millones de personas en los países desarrollados, y que la demanda de trasplantes sigue siendo muy superior al número de donaciones, el desarrollo de un corazón completamente artificial ha sido el santo grial de la medicina cardiovascular durante las últimas décadas. 

Este corazón protésico, una creación del visionario cardíaco Alain Carpentier, es el resultado de 15 años de colaboración con el gigante aeroespacial Astrium, la subsidiaria espacial de EADS. Carpentier fundó la compañía Carmat, filial de EADS, en el año 2008 para completar su desarrollo con el apoyo del gobierno francés y de un grupo de inversores.

Juntando la naturaleza con la tecnología espacial

Alain Carpentier

Carmat consiguió desarrollar su primer corazón completamente artificial a principios de este año, gracias a la combinación de los conocimientos de Carpentier, inventor de las válvulas cardíacas artificiales más populares, con la experiencia de Astrium en la construcción de satélites. 

El sector espacial tenía todos los ingredientes que Carmat necesitaba. Al trabajar mano a mano con un equipo de ingenieros espaciales, esta compañía pudo aplicar la experiencia de Astrium en el desarrollo de naves espaciales para garantizar los niveles de precisión y durabilidad requeridos para crear un órgano artificial. 

Este dispositivo, compuesto en parte de tejidos biológicos y en parte de componentes espaciales miniaturizados, combina los últimos avances en medicina, biología, electrónica y ciencia de los materiales para imitar a un corazón real.

35 millones de latidos a través del espacio

El corazón Carmat

El equipo se enfrentó al reto de desarrollar un dispositivo capaz de funcionar en las severas condiciones del sistema circulatorio humano, y de bombear 35 millones de veces al año durante un mínimo de cinco años sin interrupciones. Para ello necesitaban lo último en fiabilidad, que fueron capaces de lograr al aplicar las metodologías de diseño, las estrategias de ensayos y los conocimientos técnicos de la ingeniería electrónica espacial. 

“El espacio y el interior de tu cuerpo tienen mucho en común”, comenta Matthieu Dollon, Responsable de Desarrollo de Negocio en la división de equipamiento de Astrium en Elancourt, Francia, que colabora con Carmat en el desarrollo de este corazón protésico. 

“Los dos son entornos severos e inaccesibles”. 

Los satélites de telecomunicaciones se diseñan para funcionar por su cuenta 15 años en el espacio, a 36.000 kilómetros de la Tierra. El corazón puede estar más cerca que un satélite, pero resulta igual de inaccesible.

Satélite de telecomunicaciones

“En el espacio no se puede cometer fallos, ni hacer reparaciones. Si algo se estropea, no se puede ir a arreglarlo. Lo mismo sucede en el interior de nuestro cuerpo”. 

Los ingenieros espaciales no pueden tolerar fallos o interrupciones en sus sistemas electrónicos. El ingeniero Dung Vo-Quoc, responsable del diseño de algunos de los componentes fundamentales del corazón protésico, lo explica de esta forma: “Si un satélite deja de funcionar durante el último penalti de la final del mundial de fútbol, es una gran decepción; pero si un corazón deja de latir durante cinco segundos, las consecuencias son funestas”. 

“Nos hemos esforzado para garantizar que cada componente funcione según lo previsto durante la duración estimada del dispositivo”.

Electrónica espacial para un corazón

Esta necesidad de garantizar la fiabilidad a largo plazo es precisamente lo que hace que los umbrales de calidad de la electrónica espacial sean más altos que en ningún otro campo. Cada componente se tiene que probar meticulosamente para asegurar que puede resistir el paso del tiempo, incluso en las condiciones más hostiles. No se deja nada al azar. 

Todos y cada uno de los 900 minúsculos componentes del corazón Carmat tienen que funcionar a la perfección. Al igual que con los satélites, el equipo utilizó sofisticadas técnicas de modelado y de simulación digital y preparó bancos de pruebas para llevar a cabo rigurosos ensayos y análisis. 

Para Marc Grimmé, Director Técnico de Carmat, este proyecto fue una revelación: “No era consciente de lo exigentes que pueden llegar a ser los ensayos de un satélite. Sabía que el ejército tenía estándares muy rigurosos, pero en el espacio el listón está mucho más alto”.

Aprobado para ser implantado en humanos

El esfuerzo ha valido la pena. Las autoridades sanitarias francesas consideran que el corazón protésico es lo suficientemente fiable, y han autorizado los primeros implantes en humanos en tres hospitales de París. Los médicos ya han empezado a seleccionar a los cuatro primeros pacientes que lo podrán probar en sus cuerpos. 

“La cuenta atrás para la siguiente fase ya ha comenzado”, anuncia Marc Grimmé. “Es como llegar al campamento base del Everest y recibir la autorización para ascender hasta el siguiente nivel. Es un momento muy emocionante y emotivo”.

Componentes espaciales para imitar la vida

Válvulas cardíacas

Uno de los mayores retos consistía en desarrollar un corazón capaz de latir como uno real, acelerando o reduciendo el ritmo cardíaco en función del nivel de esfuerzo de su receptor. Afortunadamente, el espacio también tenía una solución para esto. 

El corazón protésico se basó en la tecnología desarrollada para los proyectos espaciales europeos, utilizando unos sistemas electrónicos en miniatura equivalentes a los instalados en el bus de un satélite de telecomunicaciones. 

“Un satélite necesita reaccionar de forma autónoma ante lo que ocurre a su alrededor, igual que un corazón”, explica Matthieu Dollon. 

“Tiene un cerebro, el ordenador de a bordo, que recopila información para saber dónde está y cómo se encuentra, como está orientado o su temperatura, y genera comandos para que el satélite realice tareas como apuntar una antena a la Tierra o rotar sus paneles solares hacia el Sol”.

El corazón utiliza la misma tecnología, pero 100 veces más pequeña. Una serie de sensores de última tecnología detectan el nivel de esfuerzo del paciente y envían la información a un ordenador en miniatura, que genera comandos para que los motores, del tamaño de un dado, bombeen más rápido o más lento, permitiéndole aportar más o menos oxígeno a los tejidos y controlar la presión arterial en función del nivel de actividad de la persona.

Otro gran reto era construir un corazón artificial que no fuese rechazado por el organismo. Intentos anteriores habían dado lugar a complicaciones: los materiales sintéticos generaban coágulos que podían llegar al cerebro y provocar un derrame. El corazón protésico de Carmat solucionó este problema utilizando un pericardio animal (la membrana que rodea al corazón) tratado químicamente para reducir la respuesta inmune del receptor. 

El dispositivo tiene dos cámaras separadas por una membrana, con el tejido biológico en la cara que está en contacto con la sangre del paciente, y poliuretano en la cara opuesta. El sistema de bombeo, compuesto por motores y fluido hidráulico, altera la forma de esta membrana. Las válvulas artificiales desarrolladas por Carpentier también utilizan este tipo de material biológico. 

“La fusión de la tecnología espacial con la medicina y la biología para crear un órgano artificial que podría salvar vidas es una proeza de la ingeniería humana”, comenta Claude-Emmanuel Serre, de Tech2Market. 

“También es un magnífico ejemplo de cómo la tecnología espacial puede beneficiar nuestras vidas, aquí en la Tierra, de una forma muy concreta”.

La Red de Transferencia Tecnológica de la ESA

Tech2Market es el socio francés de la Red de Transferencia de Tecnología de la ESA, desarrollada por la Oficina del Programa de Transferencia Tecnológica de la Agencia en 13 países europeos para ayudar a la industria no espacial a aprovechar el potencial de miles de desarrollos tecnológicos disponibles de inmediato. 

En vísperas de las primeras pruebas clínicas del corazón Carmat, Dollon añade: “es como ver el lanzamiento de tu primer satélite, pero mucho más emotivo”. 

Los satélites son desarrollos comerciales, pero el corazón es el símbolo de la vida: “Si este corazón, hecho de materiales biológicos mezclados con tecnología espacial, nos puede ayudar a vivir mejor, nos podemos sentir muy orgullosos de haberlo logrado”.

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