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El riñón artificial implantable basado en microchips ve un gran progreso
Un riñón artificial implantable podría transformar las perspectivas de las personas cuyos riñones han fallado y que tienen que depender de la diálisis o las pocas posibilidades de un trasplante para mantenerse con vida. Ahora, los investigadores que trabajan en el dispositivo primero en su tipo que pretende satisfacer esta necesidad dicen que tienen la esperanza de ejecutar pruebas piloto en humanos dentro del año.
Los investigadores planean comenzar las pruebas piloto del filtro de microchip en pacientes de diálisis para fines de 2017.
Crédito de la imagen: Vanderbilt University
Los riñones son instrumentos increíbles que funcionan 24/7 para limpiar la sangre y eliminar los desechos. Todos los días, estos órganos del tamaño de un puño en forma de frijol que se ubican a cada lado de la columna justo debajo de la caja torácica filtran alrededor de 150 litros de sangre para producir 1-2 litros de orina.
El trasplante es el mejor tratamiento para la insuficiencia renal, pero la demanda de órganos es enorme en comparación con el suministro.
La Red de Abastecimiento de Órganos y Trasplantes de Estados Unidos dice que hay más de 100,000 pacientes en la lista de espera para un trasplante de riñón, pero el año pasado, solo 17,108 recibieron uno.
En total, la National Kidney Foundation estima que más de 460,000 estadounidenses padecen enfermedad renal en etapa terminal, y todos los días, 13 personas en los Estados Unidos mueren a la espera de un riñón de donante. Dicen que la factura federal de Medicare para el cuidado de pacientes con enfermedad renal -excluidos los medicamentos recetados- fue de alrededor de $ 87 mil millones en 2012.
William H. Fissell IV, especialista en riñones y profesor asociado de medicina en el Vanderbilt University Medical Center en Nashville, TN, y su equipo esperan poner fin a este escenario devastador, como explica:
"Estamos creando un dispositivo biohíbrido que puede imitar a un riñón para eliminar suficientes productos de desecho, sal y agua para mantener a un paciente fuera de diálisis".
El objetivo es hacer que un dispositivo sea lo suficientemente pequeño, aproximadamente del tamaño de una lata de refresco, para que quepa dentro del cuerpo de un paciente.
El riñón artificial implantable contiene filtros de microchip y células renales vivas, y será alimentado por el propio corazón del paciente.
Nanotecnología de silicio más células renales vivientes
El microchip usa la misma nanotecnología de silicio que la industria de la microelectrónica usa para computadoras.
El profesor Fissell dice que los chips son baratos, precisos y hacen filtros ideales. Cada dispositivo contendrá alrededor de 15 microchips, uno encima del otro.
Cada filtro de microchip contiene poros, cada uno de los cuales contendrá y actuará como andamio para una membrana de células renales vivas que imitan las funciones naturales del riñón. El equipo está diseñando el filtro un poro a la vez para hacer exactamente lo que quieren que haga cada uno.
El profesor Fissell dice que afortunadamente las células crecen bien en el plato de laboratorio. Pueden crear una membrana de células renales que puede determinar qué compuestos en la sangre se absorben como nutrientes que permanecen en la sangre y que deben eliminarse como productos de desecho destinados a su eliminación en la orina.
De esta manera, dice el profesor Fissell, "podemos aprovechar los 60 millones de años de investigación y desarrollo de la Madre Naturaleza" para crear un biorreactor de células vivas en el corazón del riñón artificial.
Alimentado por el flujo sanguíneo del paciente sin riesgo de coágulos
Datos rápidos sobre la diálisis- La expectativa de vida promedio en diálisis es de 5 a 10 años
- Sin embargo, muchos pacientes han vivido bien en diálisis durante 20 o incluso 30 años.
- Muchos pacientes pueden vivir vidas normales, excepto por el tiempo necesario para los tratamientos.
Obtenga más información sobre la diálisis renal
El dispositivo no requiere una fuente de energía porque utiliza la potencia del corazón del paciente, la presión natural del flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos, para empujar la sangre a través de los filtros.
Sin embargo, esta característica también presenta un desafío: cómo afinar la dinámica de los fluidos para que la sangre fluya a través del dispositivo sin coagulación.
La Dra. Amanda Buck, ingeniera biomédica con interés en mecánica de fluidos, está a cargo de esta parte del proyecto.
El Dr. Buck usa modelos de computadora para refinar la forma de los canales dentro del dispositivo para lograr un flujo de sangre más suave. Luego, con la ayuda de la impresión 3D, el equipo crea un prototipo y lo prueba para ver qué tan bien fluye la sangre a través de él.
El profesor Fissell dice que debido a que el dispositivo biohíbrido estará fuera del alcance de la respuesta inmune del cuerpo, es poco probable que incurra en rechazo. "El problema no es el cumplimiento inmunológico, el emparejamiento, como ocurre con un trasplante de órgano", explica.
Más de una década de investigación llegando a buen término
El proyecto de riñón comenzó hace más de una década. En 2003, atrajo su primera subvención de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), y el NIH ha otorgado recientemente una subvención de 4 años y $ 6 millones al Prof. Fissell y su colaborador de investigación y colaborador de mucho tiempo Shuvo Roy, de la Universidad de California-San Francisco.
En 2012, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) otorgó la aprobación acelerada del proyecto, un estado que el regulador federal reserva para tratamientos que abordan afecciones graves o que amenazan la vida y muestran potencial para cubrir necesidades médicas no cubiertas.
El equipo espera ejecutar pruebas piloto de los filtros de silicio para fines de 2017. El profesor Fissell dice que tiene una larga lista de pacientes deseosos de participar, y declara su admiración por ellos al concluir:
"Mis pacientes son absolutamente mis héroes. Vuelven una y otra vez y aceptan una carga abrumadora de enfermedades porque quieren vivir. Y están dispuestos a poner todo eso en riesgo por el bien de otro paciente".
En el siguiente video que analiza el riñón artificial, el Prof. Fissell explica cómo están diseñando para mantener a los pacientes sin diálisis:
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