En Estados Unidos, la enfermedad cardíaca es la principal causa de muerte y mata a más de 600.000 personas al año según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. Si bien se ha demostrado estadísticamente que la dieta y el ejercicio contribuyen a las enfermedades cardíacas, hay muchos mecanismos en juego que conducen a ataques cardíacos. Personas aparentemente sanas, activas, con bajo peso y niveles bajos de colesterol, caerán muertas sin previo aviso. Por lo tanto, comprender las múltiples facetas de la función cardíaca es vital para reducir las tasas de mortalidad.
El Laboratorio Wu del Instituto Cardiovascular de la Universidad de Stanford en Palo Alto, California, lleva a cabo investigaciones para identificar los mecanismos responsables de las enfermedades cardíacas humanas. Al identificar la regulación genética de la formación del corazón que ocurre durante el desarrollo fetal, el director del grupo, el Dr. Sean Wu, espera que la información recién descubierta pueda traducirse en una comprensión de las causas de las enfermedades cardíacas en adultos.
Aunque parte de la investigación se lleva a cabo utilizando estudios de corazones de ratones, Soah Lee, Ph.D., investigadora postdoctoral del grupo, es parte de un equipo de investigación que utiliza células madre para estudiar el proceso de formación del corazón. Soah explica que en los protocolos de investigación se toma sangre de humanos sanos y se reprograman las células para convertirlas en células madre. Dado que a partir de células madre se genera tejido específico durante el desarrollo fetal, las células pueden diferenciarse en células musculares cardíacas para estudios posteriores.
Sin embargo, cuando se cultivan, la morfología celular cambia a una forma redondeada y Soah necesita coincidir con la forma rectangular de las células del músculo cardíaco reales que se encuentran en el cuerpo humano. Por lo tanto, es necesario crear patrones para producir la forma correcta. Las plantillas hechas del polímero orgánico Kapton permiten que las células se ajusten a la imagen necesaria y se pueden diseñar fácilmente en software de diseño como Solidworks.
La experiencia de fabricación interna era limitada, por lo que Soah recurrió a Potomac para fabricar las plantillas de alta precisión. Señala que “la fotolitografía tradicional era demasiado cara y lenta para ser viable para la investigación. Como la fabricación de Potomac se basa en CAD y procesos de fabricación digital, también pude probar una variedad de diseños de forma rápida y económica”. Soah creó una forma de 17 x 112 micrones, pero también analizó una variedad de relaciones de aspecto.
Dado que se puede realizar un pedido de fabricación digital para pequeñas cantidades de múltiples diseños, un investigador puede probar varias hipótesis y encontrar lo que funciona mejor antes de solicitar volúmenes mayores. El diseño iterativo también es inherente a los servicios de creación rápida de prototipos de Potomac. Se puede probar, analizar y optimizar un diseño, y luego volver a crear un prototipo para ayudar a garantizar el mejor resultado. Más allá del prototipado rápido tradicional, el programa Proving Ground de Potomac es un nuevo servicio de pruebas de diseño que ofrece a los ingenieros y diseñadores de empresas de biotecnología, dispositivos médicos, microelectrónica, microfluídica y productos de consumo un primer paso para probar una idea manteniéndose dentro de ciertos parámetros que reducen el costo de instalación.
El uso del procesamiento láser UV por parte de Potomac para cortar Kapton también es una característica clave para el éxito del proyecto. La luz ultravioleta corta casi sin causar daño térmico a los polímeros orgánicos, dejando las piezas muy suaves. Soah informó que no tuvo problemas con que las células quedaran atrapadas en superficies rugosas ni tampoco problemas para retirar la plantilla una vez terminada.
Los científicos, ingenieros e investigadores quieren dedicar más tiempo a trabajar en experimentos en su propio campo y no a aprender a fabricar piezas. Soah comentó que “Potomac entregó buenas piezas, pero también fue muy eficiente y el proceso de pedido fue fácil”, lo que le dio más tiempo para su importante trabajo que abre puertas para comprender las enfermedades cardíacas mortales.
