Sabías que tu corazón es una bomba física: biofísica al descubrir | ORBITECH

¿Por qué tu corazón es una bomba física?

Cada latido es un trabajo de física: convierte energía química (ATP) en energía mecánica (contracción) y eléctrica (potenciales de acción).
Piensa en tu corazón como un motor de 1.5 kg que late 100 000 veces al día ¡sin parar!
El costo energético de un latido ronda los 0.02 COP (sí, ¡menos que un tinto en la esquina!).
Ahorra energía como un bus de TransMilenio en hora valle.
La física detrás del corazón incluye electricidad (potenciales), mecánica (contracción) y termodinámica (calor generado).
Es la única bomba que se repara sola y late 3 mil millones de veces en una vida.

Fase 0: Despolarización explosiva por entrada masiva de iones sodio (Na⁺) a través de canales rápidos. $V_{m} \approx + 30 mV$
Na⁺ entra como agua en temporada de lluvias en La Guajira: ¡rápido y sin control!
Fase 2: Meseta por entrada de calcio (Ca²⁺) y salida de potasio (K⁺), manteniendo la contracción. $I_{C a} = g_{C a} (V_{m} - E_{C a})$
El calcio es como el pegante en una obra: sin él, todo se desarma.
Fase 3: Repolarización por salida de K⁺ a través de canales lentos, recuperando el potencial de reposo. $V_{r e p} \approx - 90 mV$
K⁺ sale como estudiantes saliendo del aula cuando suena el timbre en la Universidad Nacional.
Fase 4: Potencial de reposo mantenido por la bomba Na⁺/K⁺ ATPasa (3 Na⁺ fuera, 2 K⁺ dentro). $3 {Na}_{i n t}^{+} + 2 K_{e x t}^{+} + ATP \to 3 {Na}_{e x t}^{+} + 2 K_{i n t}^{+} + ADP + P_{i}$
Esta bomba gasta el 30% de la energía del corazón ¡como un computador en modo gaming!

V_{m} (t) = f ({Na}^{+}, K^{+}, {Ca}^{2 +})

Onda P: despolarización de las aurículas (antes de que se contraigan).
P antes de QRS, como 'Pan' antes de 'Queso' en un desayuno paisa.
Complejo QRS: despolarización ventricular (0.06 a 0.10 segundos).
QRS ancho = problema en las ramas del haz de His (como un cable pelado en el sistema eléctrico de Medellín).
Onda T: repolarización ventricular (recuperación para el siguiente latido).
T invertida puede indicar isquemia (como en el infarto de un paisa que come mucho chicharrón).
Frecuencia cardíaca (FC): número de latidos por minuto. Se calcula con el intervalo RR. $f = \frac{60}{intervalo RR (s)}$
Mide el intervalo RR en un ECG: si mide 0.8 s, FC = 75 lpm (como un ritmo tranquilo en el Parque Simón Bolívar).

f = \frac{60}{R R (s)}

Bomba Na⁺/K⁺ ATPasa: mantiene gradientes iónicos usando ATP (energía química). $3 {Na}_{i n t}^{+} + 2 K_{e x t}^{+} \overset{\overset{}{A T P}}{\to} 3 {Na}_{e x t}^{+} + 2 K_{i n t}^{+}$
Sin esta bomba, tu corazón se detendría en 5 minutos ¡como un celular sin batería!
Canales de calcio tipo L: permiten entrada de Ca²⁺ durante la meseta del potencial de acción. $I_{C a} = g_{C a} (V_{m} - E_{C a})$
El calcio es como el café de la mañana: sin él, no hay energía para funcionar.
Canales de potasio rectificadores: sacan K⁺ para repolarizar la célula. $I_{K} = g_{K} (V_{m} - E_{K})$
K⁺ sale como estudiantes saliendo de clase: lento pero seguro.
Gradientes iónicos: Na⁺ alto fuera, K⁺ alto dentro. ¡Es la base de la electricidad cardíaca! ${[N a^{+}]}_{e x t} = 145 mM, {[K^{+}]}_{i n t} = 140 mM$
Imagina el corazón como una batería: los iones son los electrones que fluyen.

E_{i o n} = \frac{R T}{z F} \ln (\frac{{[i o n]}_{e x t}}{{[i o n]}_{i n t}})

Fibrilación ventricular: ritmo caótico que requiere desfibrilación inmediata (descarga eléctrica). $E_{d e s f i b} = 0.5 \times C \times V^{2}$
El desfibrilador es como un 'reinicio' del sistema eléctrico del corazón ¡pero con 200 J!
Bloqueo de rama: retraso en la conducción eléctrica por daño en el sistema His-Purkinje.
Se ve en el ECG como un QRS ancho que parece una 'M' o 'W' (como las montañas de Santander).
Ablación por radiofrecuencia: quema tejido anormal que genera arritmias (usada en Colombia desde los 2000).
Es como usar un láser para cortar cables sueltos en el sistema eléctrico de tu casa.
Marcapasos: dispositivo que envía impulsos eléctricos para regular el ritmo cardíaco. $F r e c u e n c i a_{m a r c a p a s o s} = 60 a 120 lpm$
Un marcapasos es como un profesor que le recuerda al corazón: '¡Latido, latido, latido!'

E_{d e s f i b} = \frac{1}{2} C V^{2}

1902: Primer registro de ECG por Willem Einthoven usando un galvanómetro de cuerda.
1950s: Primeros marcapasos externos usados en pacientes, aunque con cables peligrosos.
1960: Primer marcapasos implantable exitoso en humanos (EE.UU.).
1980s: Introducción de la ablación por radiofrecuencia para tratar arritmias en clínicas como la Fundación Cardioinfantil en Bogotá.
En Colombia: Hoy hay más de 50 centros con capacidad para ablación cardíaca, como el Hospital Universitario San Ignacio en Bogotá.