Evaluación Computacional de la Arquitectura de la Matriz de Cultivo en la Electrofisiología Cardíaca

Resumen

Los cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC-CMs) que se cultivan en matrices bioimpresas han mostrado resultados prometedores en el campo de la medicina regenerativa. El trasplante de estos cultivos en áreas dañadas del ventrículo puede contribuir a restaurar la función cardíaca.  Sin embargo, la arritmicidad latente debida a la reducción en la propagación del frente de onda eléctrico del complejo hiPSC-CMs-matriz requiere una caracterización más profunda. El objetivo de este trabajo es investigar el impacto de la arquitectura de la matriz en el tiempo de activación (TA) del tejido a través del uso de métodos computacionales.

Modelos electrofisiológicos in silico de hiPSC-CM en combinación con el método de elementos finitos y el modelo monodominio se emplearon para simular la actividad eléctrica en complejos de hiPSC-CMs-matriz. Se ajustaron la alineación de las fibras y el acoplamiento intercelular para obtener mapas de TA simulados similares a sus pares experimentales. Además, se evaluaron matrices con poros rectangulares, auxéticos y hexagonales alargados, con el fin de determinar la estructura más biomimética en términos de anisotropía tisular y velocidad de propagación del potencial de acción.

 Los cultivos con poros hexagonales alargados en 60 grados alcanzaron una activación más fisiológica que las arquitecturas restantes. Esto es debido a la mayor alineación en paralelo a la dirección de propagación de las células en esta estructura.  Por lo tanto, los hexágonos alargados minimizarían el riesgo de generar alteraciones proarrítmicas significativas de este procedimiento.