Análisis comparativo del tejido de la válvula aórtica ovina y humana para el desarrollo de válvulares bioprotésicos mediante ensayos de relajación y simulación numérica

Por qué importan los materiales de las válvulas cardíacas

Cada vez que late el corazón, su válvula aórtica se abre y se cierra para mantener la sangre fluyendo en la dirección correcta. A lo largo de la vida, esa válvula se mueve miles de millones de veces y, si falla, las personas a menudo necesitan un sustituto artificial. Las válvulas mecánicas duran mucho, pero requieren anticoagulación de por vida; las válvulas biológicas son más suaves y se sienten más naturales, pero pueden desgastarse. Este estudio plantea una pregunta práctica: ¿podrían las válvulas aórticas de oveja (ovinas), tratadas cuidadosamente, comportarse lo suficiente como las humanas —e incluso mejor que los materiales comunes de hoy— para fabricar válvulas cardíacas bioprotésicas más duraderas y seguras?

En busca de un mejor sustituto

Las válvulas biológicas actuales suelen fabricarse con tejido pericárdico bovino, que puede endurecerse y degradarse con los años. Los autores exploraron una alternativa: usar el propio tejido de la válvula aórtica de oveja, tratado químicamente para preservarlo y reducir las reacciones inmunitarias y la calcificación. Compararon este tejido ovino tratado con valvas aórticas humanas naturales, centrándose en cómo los tejidos se estiran, se relajan y soportan las cargas que experimentarían dentro del cuerpo. Dado que el rendimiento de la válvula depende en gran medida de la estructura y el comportamiento de las fibras de colágeno —pequeñas hebras que dan a las valvas resistencia y flexibilidad— encontrar un material cuyas fibras se comporten como, o mejor que, el tejido humano es crucial.

Poner a prueba los tejidos valvulares

El equipo recortó pequeñas muestras con formas precisas de la región más fuerte y uniforme de las valvas ovinas y las fijó químicamente para imitar lo que se hace en válvulas comerciales. Estiraron esas tiras en una dirección hasta su rotura, registrando cuánta fuerza soportaban y cuán rígidas eran. El tejido ovino tratado presentó un módulo elástico (una medida de rigidez) en torno a 20 megapascales, mientras que las muestras humanas en la bibliografía variaban entre aproximadamente 6 y 28 megapascales. El tejido ovino resultó ser algo menos rígido pero más elongable hasta la falla que el tejido humano, una ventaja para las válvulas modernas mínimamente invasivas que deben comprimirse fuertemente en catéteres y luego expandirse dentro del corazón sin rasgarse.

Cómo se ablandan las válvulas bajo carga constante

Las válvulas no son resortes rígidos; son viscoelásticas, lo que significa que se relajan lentamente y redistribuyen el esfuerzo cuando se estiran. Para capturar este comportamiento dependiente del tiempo, los investigadores realizaron ensayos de relajación de tensión: estiraron cada muestra rápidamente hasta una fracción establecida de su deformación de rotura y la mantuvieron durante cinco minutos, observando cómo decayó la tensión interna. Las valvas humanas perdieron alrededor del 21 % de su tensión inicial en 300 segundos, mientras que el tejido ovino tratado perdió cerca del 41 %, lo que indica que las válvulas de oveja son más viscoelásticas y mejores absorbiendo impactos y repartiendo la carga en el tiempo. Usando un marco matemático estándar llamado viscoelasticidad cuasilineal, ajustaron un modelo detallado a estos datos, extrayendo parámetros que describen tanto la respuesta elástica instantánea como las fases de relajación más lentas.

Simulando el corazón latiendo

Para ver qué significan estas diferencias dentro de un corazón en funcionamiento, el equipo construyó un modelo tridimensional de una válvula aórtica en un programa de ingeniería habitual y le asignó propiedades de tejido humano o ovino tratado. Aplicaron ondas de presión realistas desde el ventrículo izquierdo y la aorta y siguieron cómo se abría y cerraba la válvula virtual durante el latido. En la máxima apertura (sístole), la tensión máxima en las valvas ovinas tratadas fue de aproximadamente 0,36 megapascales, aproximadamente la mitad de los 0,72 megapascales encontrados en el modelo con tejido humano. Durante el cierre (diástole), los patrones de tensión y deformación se desplazaron desde el borde de fijación hacia la “panza” central de las valvas, coincidiendo con observaciones clínicas sobre dónde tienden a deteriorarse las válvulas reales. En conjunto, el modelo ovino mostró tensiones inferiores o mejor distribuidas que el tejido humano y tensiones menores que las informadas previamente para pericardio bovino.

Qué significa esto para las válvulas cardíacas del futuro

En términos sencillos, el estudio sugiere que las válvulas aórticas de oveja tratadas con cuidado se flexionan y se relajan de forma cercana a las válvulas humanas, pero pueden experimentar picos de tensión más bajos y mayor flexibilidad. Estas características son prometedoras para construir válvulas bioprotésicas que resistan mejor la apertura y el cierre constantes dentro del corazón, especialmente en implantes por catéter que sufren intenso comprimido y expansión. Aunque son necesarias pruebas más complejas —incluyendo estiramientos multidireccionales, estudios de fatiga más prolongados y simulaciones completas fluido-estructura—, este trabajo señala al tejido de la válvula aórtica ovino como un material candidato sólido para la próxima generación de sustitutos valvulares más blandos y duraderos.

Cita: Masoumi, S.F., Rassoli, A., Changizi, S. et al. Comparative analysis of ovine and human aortic valve tissue for bioprosthetic valve development using relaxation tests and numerical simulation. Sci Rep 16, 7315 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35729-6

Palabras clave: válvula aórtica, válvulas bioprotésicas, tejido cardíaco ovino, viscoelasticidad, simulación por elementos finitos