Por primera vez, los científicos han logrado imitar artificialmente la señalización iónica de las células del músculo cardíaco. Para lograrlo, los investigadores de LiU han utilizado electrónica orgánica basada en plásticos conductores. Los hallazgos, publicados en Nature Communications, abren la puerta a nuevos tipos de prótesis, implantes cardíacos y sensores a largo plazo.
«Hay una razón por la que la naturaleza ha dotado a las células del músculo cardíaco de este tipo particular de señalización eléctrica. No queremos simplemente imitar la biología, sino también aprovechar los principios que hacen que estas señales sean tan efectivas», afirma Simone Fabiano, profesora de Ciencia de Materiales en la Universidad de Linköping.
El corazón humano late unos 2.600 millones de veces durante una vida media. Esto sucede continuamente, las 24 horas del día, durante toda la vida. Una de las claves del trabajo incansable de las células del músculo cardíaco es el transporte de iones de potasio, sodio y calcio dentro y fuera de las células. El transporte de iones inicia un impulso eléctrico llamado potencial de acción. Esto, a su vez, hace que los músculos del corazón se contraigan y la sangre sea bombeada hacia adelante.
Transporte lento de calcio
Pero imitar artificialmente este potencial de acción y transporte de iones ha sido un desafío, ya que las células del músculo cardíaco se diferencian de otras células del cuerpo. Esto se debe a que el canal iónico que transporta el calcio funciona con relativa lentitud en comparación con los canales de sodio y potasio.
«Es precisamente esta lentitud la que crea un cuello de botella si se intenta trabajar con electrónica tradicional que está diseñada para ser rápida. En este caso, la electrónica orgánica es mejor, porque puede transportar iones y electrones y, por lo tanto, comunicarse de la misma manera que las células del cuerpo», dice Dace Gao, postdoctorado en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, LOE, en LiU y autor principal del artículo científico publicado en Comunicaciones de la naturaleza.
Lo que él y sus colegas de LOE, Campus Norrköping, han hecho en cambio es desarrollar una célula de músculo cardíaco artificial hecha de plástico conductor que imita la función eléctrica, es decir, el potencial de acción, de la célula.
El hardware permite realizar pruebas
El mismo grupo de investigación ha desarrollado previamente células nerviosas artificiales que imitan las propiedades de las células nerviosas biológicas. El siguiente paso natural era desarrollar células de músculo cardíaco artificiales, ya que no existía ningún hardware que pudiera imitar la señalización de iones especiales.
Según Simone Fabiano, hay dos razones principales para imitar la dinámica eléctrica de las células del músculo cardíaco utilizando electrónica orgánica. Una es que los investigadores pueden obtener una comprensión más profunda de las propiedades de los materiales necesarias para recrear señales similares a las de la biología. La otra es que dichos sistemas podrían, a largo plazo, utilizarse como modelos e interfaces bioelectrónicos:
«Dado que se trata de hardware, podemos investigar de forma controlada cómo los cambios, por ejemplo, en la concentración de iones y el pH, afectan a las señales eléctricas similares al corazón. En el futuro, también esperamos poder conectar estos sistemas más estrechamente con las células biológicas del músculo cardíaco», afirma Simone Fabiano.
Nuevos tipos de tecnología médica.
Los investigadores imaginan, por ejemplo, cómo esta tecnología podría contribuir a la creación de pequeños marcapasos «naturales», implantes que puedan activar músculos o sensores que puedan detectar tempranamente alteraciones en la función cardíaca e iniciar medidas. Pero esto depende de que se resuelva una cuestión clave.
«Las células artificiales deben poder recibir una señal de una célula biológica y luego transmitirla a otras células. Las células artificiales del músculo cardíaco actuarían entonces como un puente y nos acercaremos mucho más a las aplicaciones biomédicas», afirma Dace Gao.
El estudio fue financiado principalmente por la Fundación Knut y Alice Wallenberg, la Iniciativa Wallenberg de Ciencia de Materiales para la Sostenibilidad, el Consejo Sueco de Investigación, el Consejo Europeo de Investigación, el programa de becas postdoctorales de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, la Fundación Sueca para la Investigación Estratégica, Vinnova y a través del Área de Investigación Estratégica del Gobierno Sueco en Ciencia de Materiales sobre Materiales Funcionales Avanzados (AFM) en la Universidad de Linköping.
Artículo: Un cardiomiocito artificial orgánicoDace Gao, Junpeng Ji, Simone De Prà, Miao Xiong, Wenlong Jin, Ugo Bruno, Han-Yan Wu, Aleksandr Khudiakov, Andreas W. Erhardt, Chi-Yuan Yang, Peter J. Schwartz, Luca Sala, Iain McCulloch, Adrica Kyndiah, Tubigoniah, Mariyus Cair Comunicaciones de la naturaleza 2026publicado en línea el 6 de mayo de 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-72584-5
Escrito por Anders Törneholm
Fuente: Universidad de Linköping
