Ciencia México Monterrey, Nuevo León, Lunes, 07 de marzo de 2011 a las 15:21

El científico Terence Gourlay plantea el carbón tratado para disminuir la inflamación de tejidos

Gourlay habló sobre el desarrollo de un nuevo dispositivo de filtro de absorción de citocina para los bypass cardiopulmonares y de los principios y aplicación de este dispositivo

JST-Tec de Monterrey/DICYT De las contribuciones -irreales en la ficción pero posibles en el mundo real- de científicos como Frankestein, han resultado en los últimos 50 años en el "armado" de un ser hipotético y disperso (al ser el resultado no de uno sino de varios individuos) que, lejos de tornarse contra sus creadores solicita nuevas y mejores "partes" (o métodos terapéuticos) para sus muchas veces alterado cuerpo. Se trata de la ciencia de la Bioingeniería, que precipita aceleradamente el proceso de "armado-reparación-reemplazo-modificación" dirigido al organismo humano y a veces también a animales. 

 

Miembros artificiales -prótesis- para reemplazar manos, pies, brazos y piernas perdidos por traumatismo o por enfermedad que incluso pueden llegar a controlarse por señales eléctricas residuales presentes en los músculos del muñón; los distintos tipos de corazones artificiales, las válvulas cardíacas y las arterias artificiales utilizadas en casos de aneurismas, son contribuciones que han aumentado la probabilidad de vida de los enfermos cardiacos y hechos espectaculares totalmente impensados a comienzos del siglo pasado.

 

Recurriendo a materiales tan antiguos como el carbón, el Terence Gouraly Professor of Bioengineering, University of Strathclyde, United Kingdom impartió en el Tecnológico de Monterrey la conferencia "Bioengineering", ofrecida por como parte de los eventos que tiene Programas Internacionales de la Universidad Virtual en conjunto con British Council, México.

 

Gourlay, experto en Dispositivos e Instrumentos Médicos de Diagnóstico, habló sobre el desarrollo de un nuevo dispositivo de filtro de absorción de citocina para los bypass cardiopulmonares y de los principios y aplicación de este dispositivo.

 

Reparación de tejidos con cuentas de carbón

 

La prolongada exposición de los tejidos y del movimiento y contacto inusual de la sangre con ellos en los procedimientos quirúrgicos de este tipo, provoca la granularización de los tejidos y consecuentes respuestas inflamatorias de esos tejidos que no sólo pueden dañar el área afectada sino extenderse a otras regiones como los riñones o incluso el cerebro.

 

Si bien la tecnología ha evolucionado y disminuido esta inflamación por la miniaturización de dispositivos y los materiales con los que se fabrican lo que Gourlay y su equipo se proponen es remover las citocinas del tejido -también llamadas citoquinas, que son moléculas de proteínas secretadas por las células del sistema inmunológico que sirven para regularlo y su acción fundamental es la regulación del mecanismo de la inflamación-.

 

"Hay evidencias como las que plantean investigadores como J. Steczko y H. Levy de que la remoción de las citocinas es efectiva en el tratamiento de la SIRS (Systemic Inflammatory Response Syndrome) sepsis. Esto, en tanto se remuevan tanto las citocinas pro-inflamatorias como las anti-inflamatorias ya que si solo se extraen las primeras puede derivar en una expresión posterior pro-inflamatoria".

 

Pero ¿cómo se pueden remover las citocinas? Aquí es donde entra la bioingeniería. Gourlay explica que este procedimiento se hace a través de carbonatos absorbentes activados, material que ya desde los Fenicios se utilizaba en su formato de carbón activado para mejorar el agua, y en la Inglaterra de la Edad Media se utilizaba para contrarrestar los olores de la ciudad. En los tiempos modernos el carbonato se ha utilizado en pacientes envenenados para eliminar el los agentes tóxicos.

 

"El uso de los materiales absorbentes de carbonato activado es ideal porque produce un material con un área masiva de superficie aunque un amplio rango de tamaños de poros. El problema es la especificidad, lo cual hemos solucionado utilizando un precursor de polímero controlado y un medio ambiente también controlado en la pirolización", señala Gourlay.

 

Protocolo del experimento

 

Los inicios del experimento se centraron en la elección de la configuración del dispositivo. Surgieron dos: una en forma de cuentas de carbón y la otra en forma de monolitos de carbón –pequeños tubos a manera de cables con tubos internos.

 

"El objetivo de la investigación fue por un lado, determinar si los materiales cerámicos diseñados para su aplicación durante un CBP, realmente comunicaban y por otro, determinar cuál de las dos configuraciones trabajaba mejor para el posterior desarrollo del dispositivo", explica.

 

En cuanto al protocolo utilizado en la investigación, Gourlay señala que se utilizó sangre de un ambiente real, de pacientes que estaban pasando por un CBP; se tomaron muestras al final del CBP y se definió un periodo para obtener muestras con alta expresión de citocinas, y finalmente, se pasó la sangre a través de un test de prueba de citocinas pre y post utilización del dispositivo.

 

Los resultados arrojaron que las estructuras en forma de cuentas eran las que funcionaba como se esperaba. Luego de eso se investigó cómo obtener el dispositivo de estructura de cuentas y se pasó a la fase de experimentación con ratones.

 

Resultados del estudio

 

Los análisis histológicos aún no se han completado, pero de acuerdo a Gourlay, los datos sugieren que sí se redujeron las marcas de tejido inflamatorio dañado en cerca de mil cien análisis examinados.

 

Las conclusiones principales fueron:

 

  1. Los resultados de los estudios en animales pequeños sugirieron que las cuentas de carbón utilizadas en las partes posteriores del estudio removieron las citocinas pro-inflamatorias bajo condiciones de CBP.
  2. También sugirieron que hay evidencia histológica de una reducción en el daño de tejido inflamado.
  3. Además, que los materiales de carbón están asociados con la reducción de tejido que contiene agua, después de los procedimientos, y que esto, más adelante, impacta en la reducción de los daños inflamatorios.
  4. Por otro lado, se comprobó que es posible incorporar las cuentas de carbón en un material capaz de desarrollarse en un nuevo filtro arterial de línea.
  5. Este material está asociado con resultados similares a aquellos obtenidos de cuentas empacadas en pequeños animales.
  6. También que un filtro arterial conteniendo el nuevo material fue diseñado y fabricado en prototipo en un modelo más grande de CBP en animales, con resultados similares a aquellos obtenidos en pruebas en animales pequeños.
  7. Ya se tiene un dispositivo que cumple con el objetivo inicial.

 

Los resultados propuestos por Terence Gourlay representan un importante avance en la aplicación de la bioingeniería en el ámbito de las intervenciones quirúrgicas.

 

Se puede acceder a la conferencia completa a través del sitio de conferencias la Universidad Virtual y conocer más sobre la investigación de Terence Gourlay en video.

 

El futuro de la bioingeniería

 

La Ingeniería Biológica, Ingeniería Biotecnológica o Bioingeniería (incluyendo la ingeniería de sistemas biológicos) es la aplicación de conceptos y métodos de la física y las matemáticas para resolver problemas en Ciencias de la Vida, utilizando metodologías de análisis y de síntesis propias de la ingeniería.

 

En el Tecnológico de Monterrey se cuenta con tres programas de Ingeniería y Ciencias de profesional en las áreas de Bionegocios, Biotecnología y Biomedicina, así como un programa doctoral en Biotecnología a fin de preparar expertos que generen soluciones integrales a problemas específicos para mejorar la calidad de vida de las personas.

 

En este contexto, mientras que la ingeniería tradicional aplica las ciencias físicas y matemáticas para analizar, diseñar y fabricar herramientas inanimadas, las estructuras y procesos, la Bioingeniería utiliza las ciencias de la misma para estudiar muchos aspectos de los organismos vivos con los objetivos de analizar y resolver problemas relacionados con la salud humana y con mejorar la calidad de vida de las personas con condiciones médicas que limitan la vida independiente y la integración con la comunidad.