Artículo de Rheolution
¿Por qué importa la viscoelasticidad en el cuerpo humano?
por la Dra. Dimitria Bonizol Camasao,
especialista sénior en aplicaciones de Rheolution Inc.
¿Cómo puede relacionarse este comportamiento viscoelástico con un órgano?
El cuerpo humano está constantemente sometido a la influencia de diversas fuerzas a diferentes escalas. Empezando por las escalas más grandes, La gravedad es una fuerza que tira hacia abajo y que la Tierra ejerce sobre todo el cuerpo. Los huesos, los músculos y el corazón actúan contra la gravedad para que el cuerpo pueda mantenerse de pie, moverse y enviar sangre al cerebro, por ejemplo. Los músculos ejercen fuerzas motrices sobre diferentes partes del cuerpo humano al caminar, correr, estirarse o moverse en general.
A menor escala, la sangre…Se apoya contra las paredes de los vasos sanguíneos con cada latido del corazón. Los gases que hay dentro de los alvéolos pulmonares ejercen fuerzas contra sus paredes, lo que hace que se expandan y, a su vez, que se expandan los pulmones y el tórax al respirar. Todos estos órganos y tejidos están formados por proteínas, agua y células que responden, ya sea de forma pasiva o activa, a estas fuerzas. La respuesta a todas estas fuerzas es muy específica de cada tejido y contribuye al funcionamiento del cuerpo.
¿Para qué sirve esta información en la práctica?
Entender la viscoelasticidad del cuerpo humano es súper importante, sobre todo por las dos razones que te voy a decir a continuación:
1. Las diferencias en la viscoelasticidad de los tejidos pueden estar relacionadas con la presencia de enfermedades
Los tejidos humanos, como la piel, los músculos, el corazón y el tejido adiposo, tienen su propia viscoelasticidad específica. La técnica de imagen médica conocida como elastografía se utiliza para mapear de forma no invasiva las propiedades viscoelásticas de los tejidos blandos del interior del cuerpo. Esta información es útil para detectar la presencia y la gravedad de las enfermedades. Por ejemplo, la fibrosis hepática consiste en la formación de una cantidad anormalmente grande de tejido cicatricial cuando el hígado intenta reparar y reemplazar el tejido dañado. La presencia de fibrosis debería dar lugar a zonas más duras con valores de rigidez más altos. Por eso, los resultados de la elastografía pueden mostrar la presencia y el alcance de la fibrosis, lo que puede ayudar a elegir el mejor tratamiento.
2. Los tratamientos y terapias que impliquen el uso de cualquier tipo de biomaterial deberían imitar la respuesta viscoelástica natural de la zona de implantación
Los biomateriales se usan para fabricar implantes médicos que se colocan dentro o en la superficie del cuerpo. En términos muy generales, un biomaterial es una sustancia biológica o sintética que, al implantarse en el cuerpo, provoca una respuesta controlada del huésped. Un biomaterial ideal debería imitar las propiedades de la zona de implantación. En nuestra última publicación, por ejemplo, vimos que los investigadores están intentando desarrollar injertos vasculares alternativos a los actuales injertos sintéticos rígidos que hay en el mercado. Esta diferencia de rigidez impide usar los injertos disponibles para sustituir vasos de diámetro pequeño. Químicos, físicos, biólogos e ingenieros han estado uniendo sus conocimientos para desarrollar biomateriales que reproduzcan las propiedades biológicas y mecánicas de diferentes tejidos humanos, de modo que puedan mantener una respuesta similar bajo la acción de fuerzas externas o internas.
Para ilustrar lo importante que es que las propiedades coincidan con las de los tejidos naturales, podemos usar los engranajes como analogía de los órganos y tejidos del cuerpo humano, tal y como se muestra a continuación:
Digamos que cada uno de estos engranajes metálicos (que aquí se muestran en naranja) gira a una velocidad concreta para que el cuerpo siga funcionando. Ahora imagina que cambiamos uno de estos engranajes por otro de dimensiones similares, pero hecho de goma dura (que se muestra en azul marino). ¿Esperas que este sistema siga funcionando exactamente igual que antes? Por ejemplo, La fricción entre el caucho y el metal es diferente a la que hay entre dos metales, y por eso la fuerza que se opone al movimiento relativo de los engranajes también será diferente. Puede que al principio esas pequeñas diferencias pasen desapercibidas, pero con el tiempo, la acumulación de esas diferencias puede afectar a distintas partes del sistema.
Como podemos ver, la viscoelasticidad es una propiedad física estrechamente relacionada con la función del tejido. Entender esta relación y poder medir esta propiedad es importante para detectar la presencia y la gravedad de las enfermedades, mejorar la atención sanitaria y desarrollar nuevos tratamientos y terapias para enfermedades con necesidades médicas no cubiertas.
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