Generador de pulsos para la estimulación de cultivos de cardiomiocitos, con salida en corriente, bifásico y con eliminación activa de componente contínua

Abstract

The reparation or recovering of damaged cardiac tissue caused by a heart attack or other disease that could damage the tissue, is one of the most attractive fields and possibly more important for tissue engineering research. One of these techniques (in vitro tissue engineering), consist in the creation of functional tissue in the laboratory from the patient’s stem cells, in order to be implanted into the damaged area. Although there are recent studies indicate that there aren't still results that can be applied in practice, theirs show some encouraging developments, which could indicate that we are going to the right direction. In this project has been designed and developed a device that could be used in several types of experiments inside the tissue engineering research field. These experiments consist in subjecting a culture of cardiomyocytes to a series of biphasic current pulses over a period of time. The improvement of this equipment over commercial equipments is that it includes a system for reducing the average voltage generated at the electrodes .This voltage is caused by the electrical stimulation with the characteristic capacitance of the whole electrode-culture. The reduction of the voltage almost to zero, should be able to avoid a permanent electrolysis in culture during the electro-stimulation. This situation could degrade seriously the electrodes, even it could cause the death of cells, ruining the experiment completely.

La reparación o recuperación del tejido cardiaco dañado a causa de un infarto u otra enfermedad susceptible de dañar dicho tejido, es uno de los campos de investigación más atractivos y posiblemente más importantes para la ingeniería tisular. Una de estas técnicas, la ingeniería tisular in Vitro, consistiría en crear en el laboratorio tejido funcional, a partir de células madre del propio paciente, y que posteriormente le sería implantado en la zona dañada. Hay recientes trabajos que indican que, aunque no haya todavía resultados que se puedan aplicar en la práctica, sí que muestran ciertos avances esperanzadores, que podrían indicar que se va en la dirección correcta. En este proyecto, se realizará el diseño y la construcción de un dispositivo, pensado para ser usado en experimentos realizados dentro de la técnica indicada. Dichos experimentos consistirán en someter a un cultivo de cardiomiocitos a una serie de pulsos bifásicos de corriente durante un cierto periodo de tiempo. Lo que aporta este equipo, con respecto a los existentes en el comercio, es que incluye un sistema de reducción de la tensión media generada en los electrodos, y que es debida a la propia estimulación eléctrica junto con la característica capacitiva del conjunto electrodo-cultivo. La reducción de dicha tensión prácticamente a cero, debería poder evitar que durante el tiempo que dura la electro-estimulación, se llegue a producir una electrolisis permanente en el cultivo. Situación que, además de degradar seriamente los electrodos, puede llegar a provocar la muerte de las células, arruinando completamente el experimento.

La reparació o recuperació del teixit cardíac fet malbé a causa d'un infart o d’alguna altra malaltia susceptible a fer malbé aquest teixit, és un dels camps d'investigació més atractius i possiblement més importants per l'enginyeria tissular. Una d'aquestes tècniques, l'enginyeria tissular in vitro, consistiria en crear al laboratori teixit funcional, a partir de cèl·lules mare del propi pacient, i que posteriorment li seria implantat a la zona afectada. Hi ha treballs recents que indiquen que, malgrat que encara no hi hagi resultats que es puguin aplicar en la pràctica, sí que mostren certs avenços esperançadors, que podrien indicar que anem pel bon camí. En aquest projecte, es realitzarà el disseny i la construcció d'un dispositiu, pensat per ser utilitzat en experiments realitzats dins de la tècnica indicada. Aquests experiments consistiran en sotmetre a un cultiu de cardiomiòcits a una sèrie de polsos bifàsics de corrent durant un cert període de temps. El que aporta aquest equip, respecte als existents al comerç, és que inclou un sistema de reducció de la tensió mitja generada als elèctrodes, i que és deguda a la pròpia estimulació elèctrica juntament amb la característica capacitiva del conjunt elèctrode-cultiu. La reducció d'aquesta tensió pràcticament a cero, hauria de poder evitar que, durant el temps que dura la electro-estimulació, s'arribi a produir una electròlisi permanent al cultiu. Situació que, a més de degradar seriosament els elèctrodes, pot arribar a provocar la mort de les cèl·lules, arruïnant completament l'experiment.