Uno de los proyectos que con mayor intensidad se están investigando desde hace aproximadamente 15 años es el desarrollo de riñones artificiales implantables, los que además de ayudar a resolver el crítico déficit permanente entre la oferta y la demanda de estos órganos a nivel mundial, le darían a los pacientes la oportunidad de recuperar en gran medida su calidad de vida, la que se ve drásticamente reducida con la realización periódica de la diálisis o de un trasplante de riñón, únicos procedimientos actuales para paliar este grave problema sanitario.
Los riñones son los principales órganos del sistema urinario humano, responsables de la excreción de sustancias de desecho a través de la orina y otras funciones de vital importancia, como la regulación del equilibrio del medio interno del organismo (homeostasis), el control del volumen de los líquidos extracelulares, la osmolaridad (medida que expresa la concentración total [osmoles/litro] de sustancias en disoluciones usadas en medicina) del plasma sanguíneo, el balance de electrolitos y el ph del medio interno. Adicionalmente, el riñón fabrica hormonas como la eritropoyetina que regula la producción de glóbulos rojos de la sangre y la renina que regula la presión arterial.
Sin embargo, las diferentes alternativas desarrolladas a lo largo de estos años de intenso trabajo siempre se han encontrado con el problema de mantener un flujo constante de sangre sin que se coagule, tema de altísima complejidad pero que podría estar a punto de ser resuelto, gracias a la participación de los beneficiarios del Quantum Awards del Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas (NIBIB, por sus siglas en inglés), y las aportaciones previas de otros investigadores.
“Como los desarrolladores de esta tecnología saben, es particularmente frustrante tratar de evitar que los coágulos de sangre bloqueen el dispositivo, lo inutilicen y pongan en riesgo otros órganos en los que el flujo de sangre se vería comprometido. Un coágulo que viaja al corazón podría causar un infarto cardiaco, y si viaja al cerebro podría detonar un evento cerebro vascular”. Rosemarie Hunziker, Directora del programa NIBIB en Ingeniería de Tejidos y Medicina Regenerativa.
Para impedir que durante el tránsito de la sangre por los riñones mecánicos se desencadene la cascada de coagulación, impidiendo el correcto funcionamiento de los riñones artificiales, lo que además pondría en riesgo la vida del portador, los investigadores buscan integrar las diversas innovaciones técnicas y descubrimientos realizados a lo largo de los años por diferentes equipos de trabajo, incluyendo la simulación por computadora del flujo sanguíneo, la que presumen podría reducir años o incluso décadas el proceso de diseño de un dispositivo funcional, compacto e implantable.
Si bien es cierto que la diálisis es un procedimiento que salva millones de vidas, no es la solución ideal para la enfermedad renal. En lugar de la filtración sanguínea continua, que mantiene la química sanguínea dentro de un rango saludable, la diálisis hace sangre ultra limpia pero carente de nutrientes, lo que gradualmente la vuelve tóxica hasta el siguiente tratamiento de diálisis.
El riñón artificial implantable más viable es un dispositivo de bioingeniería que combina un filtro de silicona de alta eficiencia y un biorreactor de células de túbulos renales, con la capacidad de procesar hasta un litro de sangre por minuto, filtrándola a través de una serie de membranas de silicio. El fluido filtrado contiene toxinas, agua, electrolitos y azúcares, por lo que se le somete a una segunda etapa de procesamiento en un biorreactor de células cultivadas en el laboratorio del tipo que normalmente recubre los túbulos del riñón, las que reabsorben la mayor parte de los azúcares, las sales y el agua al torrente sanguíneo, convirtiendo al resto en orina lista para ser expulsada.
Buscando solucionar el problema de la coagulación, los investigadores evaluaron computacionalmente dos mecanismos diferentes de flujo sanguíneo uniforme a través de los dispositivos, los que cumplieron con los criterios predeterminados, por lo que el siguiente paso será probar ambos diseños implantando los dispositivos en cerdos, lo que proveerá información y experiencia del uso real en seres vivos.
Vale la pena aclarar que se prevé que (al menos inicialmente) el riñón artificial implantable no tenga la capacidad para realizar todas las funciones de un riñón real sano, pero si desempeñar las funciones básicas, permitiendo a los pacientes comer y beber libremente y tener movilidad, mantener un mejor estado de salud general, y no requerir el uso permanente de inmunosupresores, como ocurre cuando un riñón es trasplantado.
Fuentes:
wired.
SILICON ISN’T JUST FOR COMPUTERS. IT CAN MAKE A PRETTY GOOD KIDNEY, TOO
MedlinePlus.
Insuficiencia renal.
Wikipedia.
Riñón.
