lunes, 21 de marzo de 2016

Proyectos acerca de la Ingeniería Biomédica.

Hallazgos que palpitan.

Juan Angarita nació en un pequeño municipio de Santander hace 61 años. Desde la infancia se interesó por mejorar las condiciones de sus vecinos y, con el apoyo de la comunidad, llegó a ser alcalde de su pueblo dos veces. El manejo del orden público era su principal fuente de estrés. Su dieta incluía morcillas, chorizos, empanadas y papas rellenas. Sus arterias se estaban tapando, pero él se enteró 15 años después de que eso empezara a ocurrir. A la edad de 54, su corazón dio la primera señal de alerta y fue internado en la Clínica Carlos Ardila Lulle de Bucaramanga.
En una operación a corazón abierto le fueron reemplazadas dos secciones de arteria tapadas con injertos tomados de sus piernas. Aunque sobrevivió, sus hábitos alimenticios no cambiaron. Cinco años después, su corazón no resistió y sufrió un infarto. Las nuevas arterias estaban tapadas también, la solución estaba lejos y una segunda intervención era impensable. 
Aunque su remedio pudo estar en su dieta, ante situaciones como esta los médicos se preguntan a diario cómo lograr una solución que permita no solo reemplazar arterias obstruidas sino regenerar tejidos y recuperar partes del cuerpo. ¿Cómo salvar la vida cuando se necesita reemplazar arterias, venas o tejidos imprescindibles?
En el año 2000 el Grupo de Ingeniería Biomédica de la Universidad de los Andes, encabezado por Juan Carlos Briceño, comenzó a trabajar con la idea de crear tejidos artificiales. En medio de su investigación, en 2001 descubrieron cómo aislar la submucosa intestinal porcina, lo cual sería la base de sus desarrollos.
Inspirada en este hallazgo y con la guía de Briceño, Johanna Tavima investigó sobre la creación de membranas de colágeno extraídas de los intestinos del cerdo y sus posibles aplicaciones. Con este estudio se abrieron las puertas para un avance que hoy da frutos.
Los primeros resultados
Conocedor de membranas utilizadas para regeneración de tejidos óseos en recuperación de maxilares, el cirujano maxilofacial Fernando Briceño, en ese momento en la Maestría en Ciencias Biomédicas de Los Andes, se interesó en el proyecto cuando vio el potencial de uso de la propuesta de Tavima. A partir de ahí, los ‘milagros’ comenzaron a producirse. 
Con una investigación previa, la aprobación del comité de ética y el apoyo del Grupo de Ingeniería Biomédica, Fernando Briceño basó su tesis de maestría en analizar la experiencia de 50 pacientes a quienes se les regenerarían porciones del hueso maxilar perdidas por la ausencia de dientes. Para ello, se tomaría hueso raspado de otra porción del maxilar y se introduciría en una ‘bolsa’ de membrana de colágeno. El resultado fue exitoso. La velocidad de recuperación aumentó 30 por ciento y los investigadores tuvieron finalmente la certeza de que el proyecto iba por buen camino.
A partir de esta experiencia y de los análisis realizados, Juan Carlos Briceño, Johanna Tavima y Fernando Briceño tomaron la decisión de crear la primera empresa spin-off para producir y comercializar membranas. Actualmente se comercializan en distintos lugares del mundo.
Desafíos y nuevas aplicaciones: arterias
Para Juan Carlos Briceño, el desafío principal con estas membranas es probar sus efectos en la regeneración de cualquier tipo de tejidos. Con ello, no solo los tejidos maxilares serían recuperados; el proyecto serviría para evitar que casos como el de Juan Angarita, quien falleció a los 59 años de edad, se repitan y, por eso, iniciaron las investigaciones en arterias.
“Lo que trabajamos actualmente son otras aplicaciones posibles. Por ello, llegamos a la siguiente fase del proyecto, el área cardiovascular. En ella hay un gran problema, que identificamos especialmente en cirugías de niños. Si existe alguna arteria por reemplazar, se ponen prótesis inertes que, cuando el niño crece, no crecen con él. Con esta nueva tecnología las células crecen sobre la prótesis y ella se vuelve parte del tejido del niño y se desarrolla con él, por lo cual no habría que operar nuevamente para retirar el injerto. Esto no sólo funciona para niños, sino para cualquier persona que necesite una sección de arteria”, explica Briceño.
La clave de esta regeneración y de por qué las membranas de submucosa intestinal porcina son tan exitosas es el colágeno, que actúa como una estructura de proteína para aglutinar células que generan nuevos tejidos. Al insertarse la membrana, el cuerpo produce un rechazo natural inicial leve que es seguido por un flujo masivo de células sobre la prótesis. Estas células comienzan a generar su propio colágeno, de manera que cuando el injerto se degrada, el tejido propio ya se ha reconstruido y es indistinguible de la membrana implantada.
El primer experimento con el cual Briceño y su grupo probaron esta teoría fue con un modelo animal en terneros recién nacidos, a los cuales les reemplazaban tres centímetros de arteria carótida por la membrana de colágeno para observar su comportamiento. En ese momento comprobaron que efectivamente el injerto funcionaba. Sin embargo, también descubrieron el tema que se convirtió en principal motivo de su investigación actualmente y que no ha permitido que esta tecnología ya se use para cirugías cardiovasculares humanas.
“Una de las limitaciones que descubrimos es que, si bien el colágeno atrae a las células mejor que cualquier otro material, también es trombogénico, genera trombos o coágulos que pueden tapar el injerto. Estamos trabajando en este momento para mejorar la tecnología y crear vasos de pequeño diámetro que no se tapen. Con ello podríamos dar solución a la oclusión de las arterias coronarias, por ejemplo, sin necesidad de recurrir a implantes autólogos (secciones de arteria tomadas de otras partes del cuerpo del mismo paciente)”, explica Briceño.
Cuando se hace un injerto vascular en una persona, existe una terapia convencional anticoagulante y antiagregante que se aplica siempre para evitar que se tape, pues cualquier prótesis de esta naturaleza tiende a ocluirse en un período entre seis y ocho semanas.
Lo que busca ahora el Grupo de Ingeniería Biomédica es aprovechar las propiedades de los injertos de membrana submucosa intestinal porcina para manipularlos mediante la adición de anticoagulantes que permitan una menor tasa de obstrucción. Una vez este tema esté solucionado, será más fácil el proceso de recuperación y podrían iniciarse las pruebas en seres humanos. Una esperanza más para casos de obstrucción arterial.
En estos momentos, la investigación se centra en mejorar el promedio de oclusión y encontrar las mejores estrategias para que el anticoagulante se fije al conducto, en especial cuando el diámetro de las arterias es inferior a cuatro milímetros.
¿Por qué submucosa intestinal porcina?
El colágeno es una proteína que sintetizan las células del cuerpo y es similar entre mamíferos. Para los investigadores de este proyecto, intestinos o membranas de cualquier mamífero superior pueden ser adecuadas para realizar estas investigaciones. 
Sin embargo, el cerdo tiene una ventaja en este caso, la disponibilidad y la facilidad para su cría y su utilización para el procedimiento, que permite extraer la sección exacta del intestino útil para hacer estas prótesis.
“Sin duda podríamos usar colágeno procedente de otras especies y funcionaría también. Curiosamente, Fernando Briceño nos comentaba en días pasados que recibió un pedido de membranas procedente de Medio Oriente donde, por razón de sus creencias y costumbres, estaba vetado el cerdo. El cliente quería membranas hechas de bovinos y así se hicieron y se enviaron sin ningún problema”, cuenta Juan Carlos Briceño.
Aunque es posible que las membranas de colágeno obtenidas de otros mamíferos diferentes al cerdo tengan algunas propiedades mecánicas diferentes, su estructura es lo suficientemente parecida para que el cuerpo humano no genere un rechazo tan grande y reciba las prótesis sin comprometer la salud del paciente

martes, 15 de marzo de 2016

Artilugios Biomédicos como alternativa de calidad de vida humana

Definición de la salud desde la ingeniería.

Para la ingeniería, la salud ha sido uno de los fundamentos de la investigación aplicada. Desde la de prevención, se encuentran elementos tales como el diseño y uso de tecnologías que permiten controlar variables que afectan la salud del ser humano. Un claro ejemplo de esto es la potabilización del agua que permite eliminar los microorganismos causantes de EDA7 , cobrando miles de vidas. Otros casos se presentan con el monitoreo de la calidad de los recursos como el aire y los suelos. La ingeniería ambiental y sanitaria se ha encargado de estas áreas, principalmente. Por otra parte, se encuentra el diseño y uso de tecnologías de control como apoyo a las ciencias de la salud. Un claro ejemplo de esto es el avance en equipos de diagnóstico y monitoreo, prótesis y órtesis, dispositivos  de terapia, entre otros. Este campo de aplicación lo han desarrollado la ingeniería biomédica y la bioingeniería, principalmente. Además, programas como las ingenierías electrónica, mecánica y mecatrónica han desarrollado un aporte significativo en términos de desarrollos instrumentales como apoyo para la salud. Otro caso particular, está asociado a las tecnologías de la información y la comunicación, las cuales, a través de desarrollos de software, han permitido tener sistemas de control y el manejo de información de la salud. Programas como la ingeniería industrial, han contribuido al diseño de procedimientos administrativos y gerenciales, así como de temas aplicados en esquemas de prevención. Los procesos de salud ocupacional y ergonomía, son un claro ejemplo de esto.

Definición de la calidad de vida desde la ingeniería.

En términos generales, podría decirse que la ingeniería tiene como objetivo el desarrollo de elementos que, a través de la prevención o solución de problemas, ayudan a mejorar la calidad de vida de las personas. De hecho, así se consigna en el Artículo 33 de la Ley 842 de 2003 [5]el cual señala como obligación del ingeniero:
  • A). Estudiar cuidadosamente el ambiente que será afectado en cada propuesta de tarea, evaluando los impactos ambientales en los ecosistemas involucrados, urbanizados o naturales, incluido el entorno socioeconómico, seleccionando la mejor alternativa para contribuir a un desarrollo ambientalmente sano y sostenible, con el objeto de lograr la mejor calidad de vida para la población.
  •  B). Rechazar toda clase de recomendaciones en trabajos que impliquen daños evitables para el entorno humano y la naturaleza, tanto en espacios abiertos, como en el interior de edificios, evaluando su impacto ambiental, tanto en corto como en largo plazo;
  •  C). Proteger la vida y salud de los miembros de la comunidad, evitando riesgos innecesarios en la ejecución de los trabajos. 
De esta forma, el ingeniero debe velar por mejorar las condiciones de vida del ser humano y proteger el entorno ecosistémico. 
Resultado de imagen para calidad de vidaResultado de imagen para calidad de vida

Medicina Bionica

La Real Academia de la Lengua define la Biónica como la “Aplicación del estudio de los fenómenos biológicos a la técnica de los sistemas electrónicos“. Esta definición puede resultar un poco vaga puesto que no solo los sistemas electrónicos se pueden beneficiar del estudio de las soluciones biológicas para resolver problemas, sino también otro tipo de sistemas como pueden ser los sistemas hidráulicos o mecánicos por ejemplo con los que se podrían construir articulaciones mecánicas por poner un caso.

En realidad, la Biónica ha estado presente en la ciencia desde hace mucho tiempo pero sin referirse a ella como tal. Uno de los mayores creadores de todos los tiempos, como lo es Leonardo Da Vinci, tuvo su inspiración en diversos mecanismos naturales a la hora de crear algunos de sus artefactos, como lo puede ser un rudimentario primer aeroplano, que tiene mucha similitud con las alas de un murciélago, del que se puede ver un boceto (y una construcción posterior en época moderna) en la figura inferior.

En la actualidad se aplica en campos como la medicina, y tal vez este sea el mas importante, ya que va dirigido al mejoramiento de la salud de todas las personas.En este sentido la biónica ha ayudado a muchas personas que desafortunadamente han perdido alguna parte de su cuerpo a recuperarlas de una manera artificial, pero funcional. La biónica proporciona implantes que intentan imitar la función original de aquella parte del cuerpo a la que sustituyen, llegando según algunas fuentes a mejorar la funcionalidad de la original.

En biomedicina, la biónica se esta empleando desde casi sus inicios. La implantación de prótesis e implantes que intentan imitar y sustituir las partes del organismo que por alguna causa se han perdido o han dejado de funcionar son procedimientos biónicos. 

Pero la biónica está yendo muchos más allá para su aplicación biomédica.  Lo que hace unas décadas podría parecer inalcanzable es hoy una realidad, podemos encontrar por ejemplo nervios biónicos, narices, ojos, e incluso brazos,por ejemplo, hace algunos años se implantó a un ciudadano austriaco que había perdido las extremidades superiores, un brazo mecánico cuyos movimientos dirigía únicamente por control mental. Gracias a este brazo mecánico pudo seguir trabajando como mecánico. Otro ejemplo es un caso en Francia donde se desarrollo una videocámara acoplada a unas gafas que convertía las imágenes captadas en impulsos eléctricos. Estos impulsos eléctricos eran  enviados a un microchip que a través de unos electrodos eran mandados a la retina. Con ello, personas ciegas conseguían ver. 


Otra aplicación  de la biónica es la idea de generar órganos. En este sentido, se ha desarrollado una vejiga artificial para su implantación en pacientes con falta de control urinario. Esta vejiga se ha realizado con una especie de malla de colágeno en la que se insertan células de la vejiga del propio paciente que previamente se han crecido en el laboratorio. También con la biónica se están intentando desarrollar huesos para su implantación o incluso parches de piel artificial para tratar a pacientes con úlceras que no se curan fácilmente. 


Campos de Acción

Comprende el diseño y la construcción de artefactos tecnológicos individuales, como instrumentos de medición, análisis y diagnóstico, prótesis y dispositivos de administración de terapias. También incluye la investigación y desarrollo de materiales y procesos, administración de recursos tecnológicos en centros de salud, imagenología médica, analítica de datos de salud y hasta la farmacología.

El ingeniero biomedico posee una formación integral con una constante disciplina de estudio, responsabilidad social y ética profesional, para desenvolverse en el medio de manera autónoma, con amplitud de pensamiento y capacidad de liderazgo, de emprendimiento y proyección investigativa. Su formación se fundamenta en la integración científica y tecnológica de la ingeniería y la medicina, complementada con las áreas económicas, administrativas y de formación humana.
Así mismo, interviene los procesos y sistemas tecnológicos de conservación, mantenimiento y recuperación de la salud en el contexto de los servicios médicos y de salud de la perspectiva de la gestión de la ingeniería clínica y tecnológica hospitalaria, el diseño y construcción de sistemas de bioinstrumentación y el diseño y desarrollo de sistemas de rehabilitación.

Desde esta perspectiva, es un profesional capaz de intervenir en el diseño y desarrollo de procesos tecnológicos para el diagnóstico, prevención o tratamiento médico, desempeñándose en investigación como diseñador de equipos médicos y dispositivos de rehabilitación, consultor en gestión hospitalaria, jefe del departamento de mantenimiento, asesor comercial en las empresas productoras o comercializadoras de equipos médicos, ingeniero de proyectos en adquisición, reconversión o actualización de equipamiento o infraestructura en el contexto de la salud y el sector hospitalario, con el objetivo primordial de mantener o mejorar la salud de los seres humanos.

Resultado de imagen para ingeniero biomedicoResultado de imagen para ingeniero biomedico

Equipos Biomedicos en Colombia

El Decreto 4725 de 2005 “Por el cual se reglamenta el régimen de registros sanitarios, permiso de comercialización y vigilancia sanitaria de los dispositivos médicos para uso humano” define:

Dispositivo médico para uso humano:  Se entiende por dispositivo médico para uso humano, cualquier instrumento, aparato, máquina, software, equipo biomédico u otro artículo similar o relacionado, utilizado sólo o en combinación, incluyendo sus componentes, partes, accesorios y programas informáticos que intervengan en su correcta aplicación, propuesta por el fabricante para su uso en:

a) Diagnóstico, prevención, supervisión, tratamiento o alivio de una enfermedad;
b) Diagnóstico, prevención, supervisión, tratamiento, alivio o compensación de una lesión o de una deficiencia;
c) Investigación, sustitución, modificación o soporte de la estructura anatómica o de un proceso fisiológico;
d) Diagnóstico del embarazo y control de la concepción;
e) Cuidado durante el embarazo, el nacimiento o después del mismo, incluyendo el cuidado del recién nacido;
f) Productos para desinfección y/o esterilización de dispositivos médicos.

Los dispositivos médicos para uso humano, no deberán ejercer la acción principal que se desea por medios farmacológicos, inmunológicos o metabólicos.
Resultado de imagen para artefactos biomedicosResultado de imagen para artefactos biomedicos