Células cardíacas artificiales de plástico: crean un corazón electrónico que imita los latidos humanos
Un equipo de científicos ha desarrollado una célula cardíaca artificial fabricada con plástico conductor que reproduce las señales eléctricas de los cardiomiocitos humanos. El dispositivo, basado en electrónica orgánica, podría servir en el futuro para crear marcapasos biológicos, implantes cardíacos inteligentes y nuevas interfaces entre la electrónica y los tejidos vivos.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Dace Gao (izquierda) y Deyu Tu muestran el funcionamiento del cardiomiocito artificial desarrollado con plástico conductor. El dispositivo reproduce las señales eléctricas generadas por los iones de sodio, calcio y potasio en las células musculares del corazón, un avance que podría impulsar futuras aplicaciones en bioelectrónica cardíaca y marcapasos inteligentes. Foto: Thor Balkhed.
Uno de las mayores aspiraciones de los neurocientíficos está en reproducir con fidelidad el comportamiento de las neuronas de nuestro cerebro en circuitos electrónicos. De hecho, gran parte de la revolución actual de la inteligencia artificial y la computación neuromórfica se inspira precisamente en el funcionamiento de nuestra sesera.
Ahora bien, existe otro órgano igualmente fascinante y mucho menos explorado desde el punto de vista tecnológico. Este no es otro que el corazón, una bomba capaz de latir entre 2.500 y 3.000 millones de veces a lo largo de una vida de ochenta años y de bombear más de 200 millones de litros de sangre, un volumen suficiente para llenar decenas de piscinas olímpicas sin detenerse ni un solo segundo, de día o de noche.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha dado un paso sorprendente en esa dirección. Ha desarrollado una célula cardíaca artificial fabricada con materiales plásticos conductores capaz de imitar con gran realismo las señales eléctricas de las células musculares del corazón humano. Hablamos de los cardiomiocitos, que constituyen el tejido muscular o miocardio de la bomba vital.
¿Cómo funciona una célula cardíaca artificial?
El dispositivo no late físicamente ni bombea sangre, pero sí reproduce la compleja actividad eléctrica que coordina cada latido cardíaco. Además, puede comunicarse con células cardíacas vivas y sincronizarse con ellas.
El avance, publicado en la revista Nature Communications, abre la puerta a una nueva generación de sistemas bioelectrónicos capaces de interactuar directamente con tejidos vivos, estudiar enfermedades cardíacas e incluso inspirar futuros marcapasos inteligentes.
🗣️ «Hay una razón por la que la naturaleza ha dotado a las células del músculo cardíaco de este tipo particular de señalización eléctrica. No solo queremos imitar la biología, sino también aprovechar los principios que hacen que estas señales sean tan eficaces», explica Simone Fabiano, profesor de Ciencia de Materiales de la Universidad de Linköping, en Suecia.
Por qué es tan difícil imitar las señales eléctricas del corazón
Cada latido comienza con una señal eléctrica. Las células musculares cardíacas o cardiomiocitos generan impulsos eléctricos mediante el movimiento coordinado de distintos iones —principalmente sodio, calcio y potasio— a través de su membrana.
Este proceso parece sencillo, pero en realidad constituye una coreografía extraordinariamente compleja. Primero entra rápidamente sodio en la célula, lo que provoca una despolarización brusca. Después intervienen corrientes más lentas de calcio y potasio que mantienen una especie de meseta eléctrica antes de que la célula vuelva a su estado inicial. Todo ello ocurre en apenas unas décimas de segundo y se repite miles de veces al día durante toda la vida.
La forma exacta de estas señales eléctricas resulta crucial para el correcto funcionamiento del miocardio. Una pequeña alteración puede desencadenar arritmias potencialmente mortales.
Los investigadores llevan años utilizando modelos matemáticos para estudiar estos fenómenos. Sin embargo, reproducirlos físicamente en hardware ha resultado mucho más complicado de lo que esperaban. Los circuitos electrónicos convencionales funcionan a velocidades muy superiores a las del tejido cardíaco y tienen dificultades para imitar los lentos procesos iónicos que caracterizan a las células del corazón.
Electrónica orgánica: la clave para reproducir los latidos cardíacos
La solución encontrada por los investigadores procede de un campo emergente conocido como electrónica orgánica.
En lugar de emplear silicio, como ocurre en los microchips tradicionales, utilizaron materiales orgánicos conductores capaces de transportar tanto electrones como iones. Estos materiales funcionan en entornos acuosos y presentan escalas temporales mucho más parecidas a las de los tejidos biológicos.
Hay que decir que imitar artificialmente este transporte iónico y el potencial de acción ha supuesto un reto, 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 esa lentitud la que crea un cuello de botella cuando se intenta trabajar con la electrónica tradicional, diseñada para funcionar a gran velocidad. En este caso, la electrónica orgánica es mejor porque puede transportar tanto iones como electrones y, por tanto, comunicarse del mismo modo que las células del organismo», señala Dace Gao, investigador posdoctoral del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping y autor principal del estudio.
Detalle del chip OECM, el cardiomiocito artificial desarrollado por investigadores de la Universidad de Linköping. Fabricado con electrónica orgánica basada en plásticos conductores, este dispositivo es capaz de reproducir las señales eléctricas generadas por los iones de sodio, calcio y potasio en las células musculares del corazón. Cortesía: Thor Balkhed
Un pequeño chip transparente de apenas unos milímetros
El resultado es un dispositivo denominado OECM (Organic Electrochemical Cardiomyocyte), una especie de gemelo electrónico de una célula muscular cardíaca.
A simple vista parece un pequeño chip transparente de apenas unos milímetros. Sin embargo, en su interior alberga una red de transistores electroquímicos capaces de reproducir las principales corrientes iónicas que intervienen en la actividad eléctrica del corazón.
El dispositivo genera de forma espontánea señales eléctricas con las mismas fases que aparecen en un cardiomiocito ventricular humano: despolarización rápida, repolarización inicial, meseta, repolarización final y reposo. Incluso reproduce características fisiológicas fundamentales como los periodos refractarios, que impiden que el corazón se contraiga de forma continua y descontrolada.
Cómo el dispositivo imita los iones de sodio, calcio y potasio
Uno de los aspectos más llamativos del trabajo es que los investigadores lograron reproducir el comportamiento conjunto de tres de los actores fundamentales de la electrofisiología cardíaca: los ya citados iones de sodio, calcio y potasio.
Para ello diseñaron circuitos específicos que actúan como equivalentes electrónicos de los canales iónicos presentes en las células reales.
Cuando el sistema recibe un estímulo eléctrico, se activa una corriente rápida análoga a la entrada de sodio. Después aparecen corrientes más lentas que imitan el papel del calcio y del potasio durante la prolongada fase de meseta característica del músculo cardíaco.
Lo notable es que estos procesos no se programan mediante software. Ocurren físicamente en el propio dispositivo gracias a las propiedades electroquímicas de los materiales utilizados. En cierto sentido, el chip no calcula cómo debería comportarse una célula cardíaca: se comporta como una.
Una plataforma para estudiar arritmias y enfermedades cardíacas
Los investigadores descubrieron además que el dispositivo responde a cambios químicos de forma muy parecida a como lo hacen las células cardíacas reales. Por ejemplo, modificando la concentración de potasio en el entorno del sistema pudieron reproducir los efectos de la hiperpotasemia y la hipopotasemia, dos alteraciones electrolíticas que afectan gravemente al ritmo cardíaco.
También lograron imitar las consecuencias de la acidosis metabólica, una condición médica asociada a situaciones como la falta de oxígeno en los tejidos cardíacos durante un infarto. Cuando disminuía el pH, el comportamiento eléctrico del cardiomiocito artificial cambiaba de forma comparable a lo que ocurre en el corazón humano.
Esta capacidad convierte al dispositivo en una posible plataforma experimental para estudiar enfermedades cardíacas sin necesidad de recurrir constantemente a animales de laboratorio o a complejas simulaciones informáticas.
«Como se trata de hardware físico, podemos investigar de forma controlada cómo afectan a señales eléctricas similares a las del corazón cambios en factores como la concentración de iones o el pH. En el futuro, también esperamos poder conectar estos sistemas de manera más estrecha con células musculares cardíacas biológicas», afirma Fabiano.
La primera comunicación entre células cardíacas artificiales y células vivas
Quizá el experimento más espectacular del estudio fue demostrar que el cardiomiocito artificial puede sincronizarse con células cardíacas reales.
Los científicos cultivaron cardiomiocitos humanos obtenidos a partir de células madre pluripotentes inducidas y los conectaron al dispositivo mediante una interfaz bioelectrónica especialmente diseñada.
Las señales eléctricas generadas por las células vivas fueron detectadas por el sistema artificial, que respondió produciendo impulsos sincronizados con ellas. En otras palabras, las células biológicas y la célula electrónica llegaron a «hablar el mismo idioma».
Aunque por el momento la comunicación es unidireccional —las células vivas controlan al dispositivo—, los investigadores creen que en el futuro podría lograrse una interacción bidireccional completa.
🗣️ «Las células artificiales deben ser capaces de recibir una señal procedente de una célula biológica y transmitirla después a otras células. En ese momento, las células cardíacas artificiales actuarían como un puente y estaríamos mucho más cerca de aplicaciones biomédicas reales», concluye Gao.
Eso permitiría que sistemas artificiales ayudaran a regular la actividad eléctrica de tejidos cardíacos dañados o incluso restauraran la conducción eléctrica en zonas afectadas por infartos.
Estudiantes de medicina analizan la fisiología cardíaca en el aula junto a un modelo anatómico del corazón. Los nuevos cardiomiocitos artificiales desarrollados con plástico conductor podrían convertirse en valiosas herramientas para investigar la actividad eléctrica cardíaca, estudiar arritmias y formar a futuras generaciones de especialistas en cardiología y bioelectrónica. Cortesía: ArtDreams92
Aplicaciones futuras: marcapasos, implantes y sensores inteligentes
Las aplicaciones potenciales son numerosas. A corto plazo, estos cardiomiocitos artificiales podrían emplearse como plataformas experimentales para estudiar arritmias, probar fármacos o investigar enfermedades relacionadas con alteraciones iónicas.
A medio plazo, podrían integrarse en tejidos cardíacos cultivados en laboratorio para ayudar a dirigir su maduración y sincronización eléctrica.
Los propios investigadores imaginan aplicaciones futuras como pequeños marcapasos naturales, implantes capaces de activar músculos o sensores inteligentes que detecten de forma temprana alteraciones en el funcionamiento del corazón y desencadenen respuestas correctoras antes de que aparezcan problemas más graves.
Y en un horizonte más lejano, los autores imaginan sistemas biohíbridos implantables capaces de actuar como sensores y reguladores inteligentes del ritmo cardíaco. Estos dispositivos detectarían alteraciones eléctricas tempranas y responderían automáticamente para restaurar el funcionamiento normal del corazón.
Qué obstáculos quedan antes de llegar a los hospitales
A pesar de su enorme potencial, el camino hacia aplicaciones clínicas aún es largo. El prototipo actual funciona sobre un sustrato rígido de laboratorio y utiliza materiales que deberán adaptarse para soportar años de funcionamiento dentro del organismo. Los investigadores reconocen que será necesario desarrollar versiones más flexibles, biocompatibles y resistentes a la degradación química.
También habrá que resolver cuestiones relacionadas con el suministro energético y con la integración segura en tejidos vivos.
Sin embargo, el estudio representa una prueba de concepto extraordinariamente prometedora. Hasta ahora, la mayor parte de los modelos cardíacos existían únicamente como ecuaciones matemáticas ejecutadas por ordenadores. Este trabajo demuestra que es posible construir una versión física y funcional de una célula cardíaca utilizando materiales orgánicos.
Es un cambio de paradigma que acerca la electrónica a la biología como nunca antes. Si las neuronas artificiales fueron uno de los pilares de la revolución de la inteligencia artificial, quizá los cardiomiocitos artificiales inauguren una nueva era de dispositivos bioelectrónicos capaces de integrarse con nuestros propios órganos.
Y todo ello gracias a algo tan aparentemente simple como un plástico conductor capaz de aprender a latir como un corazón.▪️(3-junio-2026)
SALUD CARDIOVASCULAR
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Corazón Electrónico y Latido
🫀 ¿Qué han conseguido exactamente los investigadores?
Han desarrollado una célula cardíaca artificial basada en plástico conductor que reproduce las señales eléctricas de las células musculares del corazón.
🫀¿Puede latir como un corazón real?
No. El dispositivo no bombea sangre ni se contrae físicamente. Lo que reproduce es la actividad eléctrica que coordina los latidos cardíacos.
🫀¿Qué materiales utiliza?
Está fabricado con materiales conductores orgánicos, una forma de electrónica basada en polímeros capaces de transportar electrones e iones.
🫀¿Para qué podría servir en el futuro?
Podría utilizarse para estudiar enfermedades cardíacas, desarrollar marcapasos avanzados, crear implantes bioelectrónicos o conectar dispositivos electrónicos con tejidos vivos.
🫀¿Ya puede implantarse en personas?
No. Actualmente es un prototipo de laboratorio y aún quedan importantes desafíos relacionados con la biocompatibilidad, la durabilidad y la integración con el organismo.
CARDIOLOGÍA Y NEUROCIENCIA
Información facilitada por la Universidad de Linköping
Fuente: Gao, D., Ji, J., De Prà, S. et al.An organic artificial cardiomyocyte.Nature Communications (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-72584-5
