¿Qué aporta la Medicina electrónica bioabsorbible a día de hoy?

Hay que remontarse a octubre de 2010 para encontrar la publicación de uno de los primeros ejemplos de Medicina electrónica bioreabsorbible:  un dispositivo inalámbrico implantable y biodegradable que aceleraba la regeneración nerviosa y mejora la curación de un nervio dañado.

En concreto, tal y como se publicaba en Nature Medicine, investigadores de la Universidad Northwestern y de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis habían logrado desarrollar un dispositivo que administraba pulsos regulares de electricidad a los nervios periféricos dañados de ratas tras una reparación quirúrgica, acelerando la regeneración nerviosa de sus patas y mejorando la recuperación definitiva de la fuerza y ​​el control muscular. Con el tamaño de una moneda de diez centavos y el grosor de una hoja de papel, el dispositivo inalámbrico funcionaba durante aproximadamente dos semanas antes de absorberse de forma natural en el cuerpo.

Esta nueva tecnología llevó a los científicos ya entonces a augurar que este tipo de tecnologías podrían complementar o sustituir algún día los tratamientos farmacéuticos para diversas afecciones médicas en humanos. No obstante, ofrecía la posibilidad de proporcionar terapia y tratamiento durante un período clínicamente relevante y directamente en el lugar donde se necesita, reduciendo así los efectos secundarios o los riesgos asociados con los implantes permanentes convencionales.

Dispositivos reabsorbibles

Actualmente, entendemos que la clave de esta Medicina electrónica bioabsorbible está en que estos dispositivos que están fabricados con materiales que se disuelven completamente, como polímeros, metales y semiconductores inorgánicos. Además, están diseñados para funcionar durante un tiempo determinado y luego desaparecer de forma natural sin necesidad de cirugía para su extracción. Tanto es así, que incluso pueden programarse para disolverse a una velocidad específica tras su inserción en el cuerpo.

Por norma general, están fabricados con materiales que se disuelven completamente in vivo con subproductos biológicamente benignos tras estimulación externa. El objetivo final es diseñar estos componentes para crear sistemas implantables transitorios que interactúen directamente con órganos, tejidos y biofluidos en tiempo real, recuperen parámetros clínicos y proporcionen acciones terapéuticas adaptadas a la enfermedad y la evolución clínica del paciente, y posteriormente se biodegraden sin necesidad de cirugía para la extracción del dispositivo, que podría causar lesiones o infecciones tisulares.

De esta forma,  aportan grandes diversos beneficios, como la reducción de los efectos secundarios o los riesgos asociados con los implantes permanentes. También eliminan los costes y riesgos asociados con la cirugía secundaria para su extracción. Igualmente, permiten aplicar un tratamiento directamente en el lugar donde se necesitan.

Actualmente, gracias a los mismos, ya es posible ofrecer una amplia gama de opciones de detección, transmisión inalámbrica de datos, suministro de energía y accionamiento en dispositivos que muestran una excelente biocompatibilidad en estudios de toxicidad a nivel celular y ensayos con animales.

De esta forma, como ponen de ejemplo los ingenieros de Northwestern entre los sistemas con utilidad demostrada en modelos animales se incluyen los electrocéuticos para eliminar infecciones del sitio quirúrgico, los marcapasos temporales para mejorar la recuperación tras cirugías cardíacas, los estimuladores del crecimiento nervioso y óseo para acelerar la cicatrización y los sensores intracraneales para la monitorización de pacientes con traumatismo craneoencefálico.

Según recoge la actual evidencia científica, en estos y otros casos, los dispositivos ofrecen un alto rendimiento y un funcionamiento estable durante un período clínicamente relevante.

Últimos avances y retos pendientes

En cunado a los últimos avances en materiales biorreabsorbibles, una publicación reciente de Advanced recogía que uno de los retos actuales es avanzar en técnicas químicas que permitan un dominio preciso de los mecanismos y la velocidad de la biorreabsorción. No obstante, según los investigadores, si bien los materiales existentes admiten aplicaciones que pueden funcionar durante días o varias semanas, lograr la estabilidad duradera necesaria para aplicaciones crónicas sigue siendo inalcanzable.

Para superar esta limitación, los materiales avanzados deben actuar como escudos eficaces contra la infiltración de biofluidos y disolverse gradualmente, principalmente mediante mecanismos de erosión superficial. Según esta misma publicación, además de los materiales utilizados para la encapsulación, es imperativo desarrollar técnicas para unir eficazmente los materiales de barrera para biofluidos y sellar de forma segura los componentes electrónicos biorreabsorbibles.

Por otra parte, también se señala que la naturaleza flexible de muchos dispositivos implantables y portátiles presenta otro desafío relacionado con los materiales, en particular al trabajar con componentes como antenas y bobinas. La flexibilidad puede provocar cambios en la frecuencia de resonancia, lo que afecta la eficiencia y la estabilidad de la comunicación inalámbrica. Sin embargo, los avances en materiales de sustrato, como los elastómeros dielectroelásticos, que presentan propiedades dieléctricas ajustables, ofrecen una solución prometedora para mantener frecuencias de operación estables.

Papel de los profesionales

En otro orden de cosas, los expertos en esta área también puntualizan que comprender las perspectivas de pacientes y profesionales sanitarios también es crucial para comercializar con éxito estos implantes. Para ello, proponen recopilar opiniones mediante encuestas o grupos focales puede ayudar a evaluar las inquietudes de los pacientes sobre la comodidad, la seguridad y la experiencia general con los dispositivos.

Por otro lado, los profesionales sanitarios deben evaluar la facilidad de uso, incluyendo la ergonomía de la implantación y cualquier requisito de formación adicional. También es necesaria una evaluación económica exhaustiva para comprender el impacto general en los costes sanitarios, garantizando así que la tecnología sea práctica y económicamente viable para su adopción generalizada.

Al abordar estos desafíos con una hoja de ruta clara que incluye pruebas rigurosas, planificación regulatoria, fabricación escalable y evaluaciones económicas, los implantes electrónicos biodegradables tienen el potencial de transformar la atención médica en diversas aplicaciones y, al mismo tiempo, satisfacer las expectativas tanto de los pacientes como del mercado.

Igualmente, otro reto a destacar es que si bien actualmente, la mayoría de las evaluaciones de microdispositivos implantables se realizan utilizando fluidos corporales artificiales o durante experimentos in vivo en modelos animales pequeños, se requiere más investigación, especialmente empleando modelos animales grandes durante experimentos in vivo para caracterizar el mecanismo de degradación y cualquier posible efecto biológico.

La conclusión así es que tras superar importantes obstáculos tecnológicos, se anticipa con optimismo la adopción generalizada de plataformas activas, biodegradables e implantables en la atención médica humana. Su exitosa integración en la práctica clínica podría mejorar drásticamente los resultados de salud del paciente.

Ejemplos recientes

Entre algunos ejemplos recientes de lo que la Medicina electrónica bioabsorbible está el pasado mes de abril, también en Nature se publicaba un nuevo avance de ingenieros de la Universidad Northwestern (Estados Unidos) que desarrollaban un marcapasos tan pequeño que puede caber dentro de la punta de una jeringa y ser inyectado en el cuerpo de forma no invasiva.

Más pequeño que un grano de arroz, el marcapasos se acopla a un dispositivo portátil pequeño, suave, flexible e inalámbrico que se coloca sobre el pecho del paciente para controlar la estimulación. Cuando el dispositivo portátil detecta un latido irregular, emite automáticamente un pulso de luz para activar el marcapasos. Estos pulsos cortos, que penetran la piel, el esternón y los músculos del paciente, controlan la estimulación.

Aunque puede funcionar con corazones de todos los tamaños, este el marcapasos es especialmente adecuado para los corazones pequeños y frágiles de los recién nacidos con defectos cardíacos congénitos. Así, diseñado para pacientes que solo necesitan un marcapasos temporal, el marcapasos se disuelve fácilmente al dejar de ser necesario. Todos sus componentes son biocompatibles, por lo que se disuelven de forma natural en los biofluidos corporales, evitando así la extracción quirúrgica.

También en Nature, presentaban una interfaz neuronal biodegradable y restauradora para el seguimiento y la recuperación inalámbricos en tiempo real de lesiones nerviosas de larga distancia. Mediante técnicas de aprendizaje automático, esta plataforma electrónica descifra el estado de recuperación nerviosa e identifica la formación de neuromas traumáticos en una fase temprana, lo que permite una intervención oportuna y una mejora significativa de los resultados terapéuticos.La naturaleza biodegradable del dispositivo elimina la necesidad de procedimientos de extracción, lo que reduce el riesgo de infección y el daño tisular secundario.

 

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