Los órganos artificiales a menudo se describen como el Santo Grial de la bioingeniería, un área de investigación importante que se encuentra en la intersección de la medicina, las ciencias de la vida y la ingeniería. Hace tiempo que se comprende la importancia y la necesidad urgente de los órganos artificiales: los textos médicos que datan de varios siglos contienen concepts que describen su diseño, por extravagante y poco práctico que haya sido. El primer avance actual en el diseño de órganos artificiales se produjo en 1982, con Jarvik-7, el primer corazón synthetic en pleno funcionamiento implantado con éxito en un ser humano. Al investigador médico Robert Jarvik y al inventor Willem Kolff se les atribuye el diseño de Jarvik-7. Kolff tiene varias otras innovaciones en su haber, incluido el primer riñón synthetic (máquina de diálisis) y la máquina de circulación extracorpórea, y es conocido por ser un ávido defensor de los procedimientos de transfusión de sangre, todo lo cual refleja su entusiasmo y creencia en ayudar a los cuerpo humano sigue funcionando incluso después de que sus órganos se detengan. Por estas innovaciones e ideologías, se le considera el padre de los órganos artificiales.
Hoy, a pesar de los notables avances en trasplante, la importancia de los órganos artificiales no ha disminuido. En todo caso, la larga lista de espera y la duración de la espera requieren alternativas efectivas e inmediatas al trasplante de órganos. United Community for Organ Sharing, una organización sin fines de lucro con sede en los EE. UU. que administra la crimson de donación de órganos, estima que más de 120 000 estadounidenses (más de 100 000 de los cuales necesitan un riñón) están en la lista de espera para recibir órganos vitales . El posible receptor de riñón promedio tiene una espera de 3,6 años, y al menos 20 personas que esperan un órgano mueren cada día.
Los órganos artificiales podrían resolver la escasez de trasplantes
La concept de un corazón listo para usar que podría reemplazar a uno fallido es una propuesta tentadora, y una que algunas compañías han descifrado. Notable entre ellos es BiVACOR de Houston, Texas. El dispositivo de corazón synthetic whole (TAH) del mismo nombre de BiVACOR es una opción disponible para los pacientes con insuficiencia cardíaca en etapa terminal que no califican para trasplantes. Otra empresa importante, SynCardia Methods (Tucson, Arizona), ha desarrollado un dispositivo TAH temporal, un sistema implantable que puede hacerse cargo de las funciones del corazón, para pacientes que padecen insuficiencia cardíaca biventricular en etapa terminal. El dispositivo está diseñado para usarse solo como un puente para el trasplante de corazón de un donante, y es el único aprobado por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. y las juntas reguladoras de la Unión Europea y Canadá.
Con el advenimiento de la impresión 3D y la ingeniería de tejidos, uno puede pensar más allá de las bombas electromecánicas que pueden servir como corazones para visualizar uno synthetic en, literalmente, carne y hueso. Ha comenzado la carrera para desarrollar un órgano synthetic funcional basado en tejidos que imite a los órganos en funciones físicas y fisiológicas, como la secreción de hormonas, la nutrición de la vasculatura y el crecimiento y modelado a medida que crece el individuo.
Stephen Badylak, profesor y subdirector del Instituto McGowan de Medicina Regenerativa de la Universidad de Pittsburgh, está trabajando en un hígado funcional que sea adecuado para el trasplante. El enfoque de Badylak consiste en recolectar las células madre de un paciente y cultivarlas en andamios tridimensionales especialmente diseñados. La esperanza es que estas células se conviertan en un órgano funcional cuando se les suministren los nutrientes de crecimiento apropiados. Debido a que las células se recuperan de los propios pacientes, se evitan los desafíos del rechazo de órganos y la respuesta inmunitaria.
Órganos artificiales para investigación médica
Si bien el retraso en la producción de un órgano completamente funcional y de dimensiones coincidentes decepcionará al mercado de trasplantes de órganos, sigue siendo una noticia que vale la pena celebrar. De hecho, toda la industria farmacéutica espera con gran expectación tejidos que se parezcan a los tejidos humanos reales. Tales análogos son de gran importancia para las pruebas de drogas.
Organovo, con sede en San Diego, ha estado a la vanguardia de la comercialización de bioimpresión tridimensional de tejidos para la investigación médica. La compañía ha impreso con éxito parches de tejidos del hígado, pulmón, corazón y riñones para uso de los socios de investigación. La línea ExVive de tejidos humanos de hígado y riñón de la compañía se utiliza en estudios de toxicología y otras pruebas preclínicas de drogas. Esta aplicación de órganos artificiales tiene un tremendo potencial para acelerar el proceso de desarrollo de fármacos, reducir los costos y reducir la necesidad de pruebas clínicas y con animales. De hecho, L’Oreal, la compañía mundial de cosméticos, obtiene tejidos de piel humana impresos en 3D de Organovo con el objetivo de reducir las tan vilipendiadas pruebas con animales. L’Oreal ya posee una patente de Episkin, un producto para la piel creado mediante ingeniería tisular que se ha desarrollado mediante la incubación de células de la piel donadas por pacientes de cirugía. La asociación con Organovo permitiría a L’Oreal imprimirlos más fácilmente y según los requisitos.
La piel electrónica puede dar a los robots un toque «humano»
La piel es el órgano más grande del cuerpo humano, y uno muy complejo. Recrear la piel implicas impartir las sensaciones de tacto, presión y temperatura al materials synthetic. Sin duda, una piel synthetic de este tipo sería de gran valor para las víctimas de quemaduras y los pacientes que se someten a una cirugía extensa. Sin embargo, una aplicación que ahora es el flamable de las películas de ciencia ficción pronto podría ser una realidad: proporcionar a los robots entradas sensoriales.
SmartCore, un proyecto financiado por el Consejo Europeo de Investigación y ejecutado por investigadores de la Universidad Tecnológica de Graz en Austria, tiene como objetivo crear un materials que responda a diversos estímulos. Para lograrlo, el equipo ha desarrollado un materials novedoso revestido con una serie de nanosensores cuya sensibilidad supera con creces la de la piel humana. Aunque todavía se encuentra en las primeras etapas, el equipo está diseñando un núcleo «inteligente», un polímero que se expandiría cuando se expusiera a la humedad y la temperatura y que estuviera encerrado en una cubierta piezoeléctrica que produce una corriente eléctrica cuando se aplica presión. El equipo tiene como objetivo mostrar el prototipo para 2019, después de lo cual se explorarán aplicaciones específicas.
Útero synthetic aumenta la esperanza de los bebés prematuros
En el mes de abril de 2018, investigadores del Centro de Tratamiento Fetal del Hospital para niños en
Filadelfia comunicaron una publicación en la cual desarrollaban un útero synthetic el primero en su clase. Apodados BioBag, estos “úteros” se asemejan a bolsas Ziploc con tubos de líquido amniótico, oxígeno, nutrientes y sangre entrando y saliendo. Sin embargo, dentro de las bolsas, los investigadores lograron criar fetos de corderos.
En agosto de 2017, un grupo no relacionado ideó un útero comparable: investigadores de la Fundación de Investigación de Mujeres e Infantes en Australia, la Universidad de Australia Occidental y el Hospital Universitario de Tohoku en Japón. Acertadamente llamada terapia del entorno uterino ex vivo (EVE), ha aumentado las expectativas de un entorno comparable al útero viable y repetible.
El camino por delante
Frost & Sullivan cree que el camino a seguir para los órganos artificiales está allanado por investigadores entusiastas, agencias de financiación y un ecosistema colaborativo. Sin embargo, también existen obstáculos en forma de preocupaciones éticas, requisitos reglamentarios, costo del dispositivo y preocupaciones de seguridad debido a la falta de datos clínicos a largo plazo. La respuesta sería desvíos que aún pueden conducir a destinos lucrativos. La utilización y creación de tejidos de piel synthetic que proporcionan una mejor investigación medica
y cosmética como nunca sin precedentes es un ejemplo singular.. Del mismo modo, un útero synthetic para gestar un embrión humano sería una tarea ardua y que desenterraría numerosas cuestiones éticas, morales y legales; sin embargo, una vía aceptable por el momento sería utilizar el útero para salvar la vida y mejorar la salud de los millones de bebés prematuros que nacen cada año.