El origen de: El corazón artificial

Conoce uno de los inventos de mayor trascendencia en el mundo de la medicina moderna, fruto de la colaboración de muchos inventores y científicos a lo largo de casi 50 años.

El corazón es el órgano más importante del aparato circulatorio en un ser humano y músculo fundamental para la vida. Quizás, a causa de la perfección con la que fue evolucionando el cuerpo humano, ocupa el centro de la caja torácica, justo entre los pulmones y detrás del esternón, el hueso que como un centinela lo protege de todo tipo de accidentes.

Este órgano vital posee un funcionamiento permanente y en caso de detenerse, es sólo cuestión de segundos para que su propietario quede sin vida. Pero la maquinaria compleja y precisa de este órgano tan poderoso y trascendente, ha sido una de las principales fuentes de inspiración para científicos y médicos que durante cerca de 80 años han sentido atracción por emularlo en forma artificial.

A pesar de que el corazón es conceptualmente un órgano simple, ya que se lo considera un músculo que funciona de modo similar a una bomba, impulsando la sangre a través del cuerpo, se ha convertido en motivo de grandes desafíos para la medicina del último siglo, quienes incentivados por esta estructura en apariencia simple, han realizado cientos de pruebas para lograr reproducirlo mecánicamente. Pero, como muchas otras piezas casi perfectas de la naturaleza, lo simple a la vista no es tanto en la práctica.

El corazón posee tres grandes complejidades para lograr emularlo: el proceso de coagulación, el rechazo por parte del cuerpo del receptor y la energía para alimentar su mecánica. Ahora que conocemos a grandes rasgos nuestro corazón, veamos brevemente de qué se trata uno artificial.

¿Qué es un corazón artificial?

Es una prótesis que, implantada en el cuerpo, cumple las mismas funciones que un corazón biológico. Este tipo de prótesis pueden ser utilizadas para reemplazos temporarios, en los casos de pacientes en lista de espera de donante, o en situaciones en las que se debe detener el corazón biológico para realizar algún tipo de cirugía. Existen dos tipos de corazones artificiales, los TAH (Corazón Artificial Total) y los VAD (Dispositivo de Asistencia Cardíaca), que se dividen en LVAD (asistencia ventricular izquierda) y RVAD (asistencia ventricular derecha).

Un TAH es un reemplazo completo del corazón biológico y requiere de la misma intervención que se realiza para un trasplante de corazón por el de un donante.

El VAD es un dispositivo que se coloca junto al corazón para dar soporte y asistencia al órgano que por algún motivo, necesita de este tipo de complemento para funcionar o recuperarse de alguna situación.

Dicho esto, procedemos a viajar un poco a través de la historia de los médicos y científicos que, en gran parte rechazados por las sociedades de sus tiempos, avanzaron en el desarrollo de un corazón artificial que pudiera finalmente cumplir con el anhelado objetivo de prolongar la vida de las personas.

Los pioneros en el diseño del primer prototipo

Los primeros registros de pruebas con TAHs datan de 1937, cuando el médico ruso Vladimir Petrovic Demikhov ensayó con perros, la colocación de un implante basado en una bomba de rodillos que poseía un motor que atravesaba el esternón. Este suceso se convirtió en el mayor logro médico en toda la historia científica de Rusia, ya que se adelantó en casi 20 años a las primeras prótesis TAH relativamente exitosas y 30 años al histórico trasplante de corazón del sudafricano Christiaan Neethling Barnard.

Desde ya que en la Rusia de entre guerras, nada quedaba sujeto a sospechas o misticismo. Así es como se conoció a Demikhov con el seudónimo de "El Doctor del Horror", ya que además de sus pruebas en perros con TAH, ostentaba otros récords un tanto más escalofriantes como cerca de treinta trasplantes de cabezas y miembros en animales (en general perros) y sus famosos perros bicéfalos.

Hasta 1953 no se conocieron otras pruebas relacionadas con este tipo de implantes, año en que el doctor John Heysham Gibbon realizó la primera cirugía de corazón abierto o BCP (Bypass Cardiopulmonar), instalando una máquina corazón-pulmón conocida como "la bomba" (ver imagen).

A pesar de que para los historiadores, este hito no suele ser considerado como el primer trasplante de corazón artificial, el interés científico que despertó fue suficiente para que miles de inverstigadores de todo el mundo comenzaran a ensayar soluciones para las enfermedades del corazón, entre los que se destacó en 1957 el Programa de Investigación sobre TAH de la Clínica Cleveland, encabezados por Tet Akutsu y Willem Kolff.

Dentro de este grupo de entusiasmados médicos se destacó el argentino Domingo Liotta, un entrerriano que comenzó a experimentar sobre el trasplante de TAH en Lyon, Francia en 1958, continuó durante 1959 y 1960 en la Universidad Nacional de Córdoba (Argentina) y que concluyó con la presentación de su trabajo ante la American Society for Artificial Internal Organs, reunida en marzo de 1961 en Atlantic City. Este trabajo demostró la posibilidad de trasplantar en forma exitosa implantes TAH con distintos tipos de mecanismos de energía externos.

Basado en estas investigaciones, Liotta crea en 1962 el primer LVAD en la Baylor University College of Medicine de Houston y lo implanta el 19 de julio de 1963 en un paciente que sufrió un paro cardiaco después de una cirugía, que cuatro días después murió por no haberse recuperado del paro cardíaco.

Tres años despues junto a Michael DeBakey, Liotta implanta el primer LVAD clínico en una posición extracorporea a un paciente que sobrevivió apenas unos días. El modelo de LVAD conocido en ese momento como Liotta-DeBakey, fue colocado meses después en otro paciente que luego de 10 días de soporte mecánico fue dado de alta. Era cuestión de tiempo para que se lograra el primer implante total.

A principios de 1969, Domingo Liotta junto a Denton Cooley reemplazan el corazón de un paciente para mantenerlo con vida hasta la llegada de su donante. Vivió más de 64 horas con el corazón mecánico impulsado por medios neumáticos (luego fue reemplazado por un biológico y falleció víctima de una infección) y quizás, algunos especulan con que, de habérselo dejado, podría haber sido el hito fundacional de la carrera por lograr un órgano artificial completo.

El prototipo original del corazón artificial Liotta-Cooley utilizado en esta histórica operación se encuentra, junto con la lámpara incandescente de Thomas Edison, entre los 150 objetos más valiosos inventados por la humanidad, pertenecientes al Museo Smithsoniano de Tesoros de la Historia Americana en Washington DC.

Lamentablemente, quien debería ser reconocido en Argentina a sus 88 años como un prócer de la medicina moderna, deterioró su imagen durante su gestión como presidente del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), la cual es recordada por la comunidad científica como la más destructiva e impulsora del desmembramiento de la ciencia argentina durante la década del ' 90 , y que provocó la segunda mayor fuga de cerebros científicos del país junto con la persecución de la dictadura de Juan Onganía en la década del '60.

Jarvik-7: El resultado del trabajo colaborativo

Mientras Domingo Liotta desarrollaba nuevos y exitosos trasplantes, el corazón artificial comenzaba a llamar la atención tanto de la comunidad científica como de la empresarial por lo que entró en el enredado mundo de la guerra de las patentes ¿O acaso  pensaban que este invento iba a ser la excepción? La primer patente de un corazón artificial fue registrada por el estadounidense Paul Winchell en 1963, quien le cedió la misma a la Universidad de Utah, donde el científico Robert Jarvik desarrolló el primer prototipo del Jarvik-7, modelo que poseía grandes innovaciones como un material de recubrimiento interno que favorecía la adherencia de la sangre y el recubrimiento de sus paredes internas con tejido vivo, diseño que permitía establecer un flujo más natural de la sangre.

Robert Jarvik ya tenía mucha experiencia en el desarrollo de máquinas para diálisis y órganos artificiales, por lo que cuando llegó la patente de Winchell a sus manos, muchos cabos se ataron en su cabeza para diseñar el Jarvik-7, resultado de la colaboración de decenas de investigadores que lo precedieron, como el mencionado Winchell, Henry Heimlich y el holandés Willem Kolff.

Jarvik se convertía de a poco en una celebridad, gracias a sus avances y una fuerte difusión de su dispositivo por parte de la prensa. Lamentablemente hasta el momento no se lograba impulsar el Jarvik-7 de otra manera que a través de tubos neumáticos externos, lo que agregaba al implante interno un mecanismo de energía del tamaño de un carrito de supermercado.

En 1982, el exitoso trasplante del doctor William DeVries a un paciente que sobrevivió 620 días con un Jarvik-7 permitió que todas las primeras planas de los medios se ocuparan del tema, considerándolo un hito en la medicina moderna.

Estos sucesos impulsaron a Robert Jarvik a lanzar su propia compañía, Symbion Inc, la cual malogró a causa de sus escasas habilidades empresariales.

Durante la década del '80, más de 90 personas recibieron el Jarvik-7, el cual después de unos años fue prohibido, así como cualquier otro tipo de implante artificial en reemplazo del corazón, debido a la casi nula esperanza de sobrevida (no más de seis meses) que lograba en los pacientes. En la actualidad, sólo se permiten corazones artificiales para reemplazos temporarios a pacientes en espera de un donante biológico.

El futuro: Órganos bioartificiales y turbinas centrífugas

A pesar de la prohibición del uso de corazones artificiales, el médico japonés especializado en órganos artificiales Hiroaki Harasaki, desarrolló dos mejoras importantes que resuelven importantes obstáculos: Un material de recubrimiento superficial que no induce la coagulación, lo cual reduce en forma significativa los riesgos de que el sistema inmunológico del paciente rechace el órgano, y una fuente de energía implantable con una generación de calor tan reducida que no daña los tejidos.

Junto con estos avances se han conocido en los últimos años desarrollos como un modelo francés completamente funcional creado en 2008, pero a un costo prohibito de casi US$200 mil, la creación el año pasado en Madrid del primer laboratorio del mundo con capacidad para crear órganos bioartificiales a partir de células madres adultas, e incluso un corazón artificial que utiliza turbinas centrífugas para bombear la sangre, lo que genera un funcionamiento silencioso y reemplaza los latidos por un pequeño zumbido.

Hace poco menos de 10 meses se realizó en España la instalación de la primera bomba eléctrica permanente en un corazón dañado, lo que permitió al paciente continuar con su vida normal sin necesidad de quedar internado o arrastrando grandes equipos.

El futuro de la medicina y los trasplantes de corazón están en un momento de controversia relacionado con la complejidad de este "aparente" simple bombeador de sangre de nuestro organismo, que no logra ser reemplazado con ningún aparato que emule su funcionamiento y con la normativa vigente que prohíbe de momento su reemplazo por equipos poco confiables. Quizás, la electrónica o nanotecnología podrían llegar a aportar algunos de sus avances para lograr dar el gran salto científico.

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