Una investigación del Tecnológico de Monterrey propone materiales inteligentes para la dosificación de la insulina

ITM/DICYT Desarrollar sistemas que de manera automática regulen el suministro de insulina por medio de materiales inteligentes y de esta manera abordar una nueva forma para tratar la diabetes, es la investigación en la que está trabajando la doctora Irma Yolanda Sánchez Chávez, profesora investigadora del Tecnológico de Monterrey y ganadora del segundo lugar del Premio Rómulo Garza por Investigación y Desarrollo Tecnológico 2008.

De acuerdo con la Sociedad Mexicana de Nutrición y Endocrinología, en 2025 se calcula que 299 millones de personas en el mundo sufrirán de diabetes, de las cuales 11.7 millones estarán en México. Esto colocará a nuestro país en el lugar siete a nivel mundial en cuanto a los afectados por esta enfermedad, si es que no se trabaja de manera inmediata en nuevas formas de tratarla.Caracterizada por el aumento de la cantidad de glucosa en la sangre, la diabetes mellitus se produce por una alteración del metabolismo y es un síndrome clínico que resulta de la secreción deficiente de insulina, cuyas consecuencias reducen sustancialmente la calidad de vida de las personas que la padecen.

El uso de materiales inteligentes, automáticos y autorregulados en la dosificación de insulina, que mejoren las condiciones y la calidad de vida de los pacientes diabéticos podría ser una alternativa en el tratamiento de la diabetes, en ello reside la investigación de la doctora Irma Yolanda Sánchez Chávez, profesora investigadora del Departamento de Mecatrónica y Automatización del Campus Monterrey. La doctora Sánchez Chávez obtuvo este año el segundo lugar del Premio Rómulo Garza por Investigación y Desarrollo Tecnológico, junto a su colega Sergio Omar Martínez Chapa, del Campus Monterrey, por su trabajo: Computer Evaluation of Hydrogel-Based Systems for Diabetes Closed Loop Treatment y en co-autoría con el doctor Nicholas A. Peppas, del Departamento de Ingeniería Química en la Universidad de Texas en Austin.

"Se trata de un sistema automático de dosificación por medio de membranas de hidrogel que a través de la exposición continua a los niveles de glucosa ajuste y libere la cantidad necesaria de insulina durante el día de forma automática, sin que los horarios y cantidades de administración dependan del usuario", señala la investigadora. El tratamiento tradicional de esta enfermedad consiste en el monitoreo personal de los niveles de glucosa y en la inyección de una cantidad determinada de insulina. "El control preciso de los niveles de glucosa es muy importante pues evita que se presenten las complicaciones crónicas de manera temprana y aguda, tales como el desprendimiento de retina, la gangrena en extremidades o el mal funcionamiento en los riñones", comenta la doctora Sánchez.

Hidrogeles iónicos

La investigación que realiza este grupo de científicos contribuye al esfuerzo de sus colegas en cuanto a la simulación de materiales inteligentes para este propósito. "Evaluamos hidrogeles iónicos, es decir, materiales que pueden absorber grandes cantidades de agua sin disolverse, con un aumento reversible de volumen debido a la acción de fuerzas electrostáticas internas que dependen del pH del ambiente. Gracias a su afinidad por el agua y su viscoelasticidad, es posible que estos materiales embeban una solución concentrada de insulina, y que ésta se libere en forma regulada a través de su cambio de tamaño", explica la doctora Sánchez.

Los hidrogeles tienen la capacidad de expandirse y contraerse dependiendo del nivel de glucosa en el organismo. "La dosificación de insulina se lleva a cabo a través de un fenómeno de difusión alterado por la presencia de glucosa: cuando el nivel de glucosa es alto, el hidrogel se expande, es decir su estructura se abre y libera las moléculas de insulina; al disminuir la concentración de glucosa, el hidrogel se contrae y la insulina queda atrapada", detalla la doctora. El sistema, que sugiere una función continua en el cuerpo humano, logra una capacidad de respuesta ante los niveles de glucosa en la sangre al incorporar en el hidrogel una enzima conocida como "glucosa oxidasa". La interacción de esta enzima con la glucosa, produce la conversión de esta última en ácido glucónico. Lo anterior causa un cambio en el pH e induce un cambio en el volumen del hidrogel.

"En mi tesis planteo que este hidrogel se coloque en el peritoneo, una región cercana al páncreas, aunque no es la única opción; se pueden analizar otras posibilidades como la implantación subcutánea, el suministro oral o la inyección de partículas que fluyan en el torrente sanguíneo. Estos tipos de sistemas son objeto de investigación del grupo del doctor Peppas", comenta Sánchez. La simulación de materiales hidrogeles se basó en su caracterización in vitro. El trabajo de laboratorio se llevó a cabo durante una estancia de la doctora Sánchez en la Universidad de Texas como parte de sus estudios de posgrado. Posteriormente, detalló la doctora, se generaron los parámetros y modelos necesarios para simularlos en el contexto del proceso fisiológico que se quiere controlar, es decir, el organismo y el metabolismo del paciente.