La biónica y los materiales biomédicos han posibilitado que la ciencia logre reemplazar o reparar órganos que estaban inutilizados. La fusión hombre - robot es un hecho.

Las modernas técnicas de la bioingeniería y de la robótica se han unido y han puesto al servicio de la medicina todo tipo de recambios artificiales. La revistas especializadas en salud publican que ya es posible reemplazar muchos órganos dañados de forma irreversible o recuperar mecánicamente las funciones perdidas. El corazón, el hígado, las extremidades y la retina, disponen ya de sustitutos sintéticos.

Expertos de los centros más prestigiosos del mundo han publicado un repaso general del estado actual de los trabajos en el campo de la biónica.

Las revisiones incluyen también los inconvenientes de algunas alternativas en investigación que podrían impedir que éstas lleguen finalmente al paciente o, de hacerlo, sea tras un largo periodo de tiempo.

Una cuestión fundamental para garantizar el éxito de los trabajos que tratan de desarrollar repuestos para el organismo es que la investigación de nuevos materiales biomédicos avance a un ritmo similar. Las exigencias son cada vez mayores y se aspira a que, en el futuro, sean los componentes del implante los que estimulen al organismo a curarse por sí mismo.

En los años 60 y 70, apareció la primera generación de materiales inertes para prótesis cuyo único objetivo era reducir al mínimo el rechazo del sistema inmunitario del receptor. Aunque este planteamiento continúa siendo válido 30 años más tarde, a mediados de los 80 surgió una segunda generación de componentes, denominados bioactivos, capaces de generar respuestas fisiológicas que facilitaban la inserción de la prótesis.

Dentro de esta familia se encontraban también los materiales biodegradables que son absorbidos por el organismo una vez que han cumplido su función. Un miembro de esta familia que ha sido ampliamente utilizado es el hilo de sutura que, pasado un tiempo, se reabsorbe sin necesidad de ser retirado.

Sin embargo, ningún material sintético desarrollado hasta el momento es capaz de responder de la misma forma que los tejidos vivos ante los cambios fisiológicos y bioquímicos del organismo. Buena parte de las prótesis construidas con estos elementos fallan pasados unos años, de modo que el paciente debe someterse a una nueva intervención para sustituir el implante.

La última generación de materiales traspasa los límites macroscópicos para entrar en el reino molecular combinando las propiedades de sus predecesores. Uno de los ambiciosos objetivos que se persiguen en la actualidad es crear biomateriales que liberen productos capaces de activar los genes que estimulan la regeneración de los tejidos. Todavía se encuentra en una fase muy temprana de investigación, pero ya se han obtenido algunos resultados.

Un estudio publicado recientemente mostraba que la disolución de un cristal bioactivo fue capaz de controlar la expresión genética de células óseas in Vitro.

Pero la imagen del futuro que ofrecen algunos expertos en este dominio se introduce, incluso, en el mito de la eterna juventud. Los doctores Larry Hench y Julia Polack de la Universidad de Londres (Reino Unido) proponen que, en algún momento, se podrán crear biocomponentes capaces de activar genes que prevengan o retrasen el envejecimiento del organismo.

Dejando a un lado lo que, por el momento, no son más que profecías, la ingeniería biomédica ha hecho algunas aportaciones que se encuentran ya en el mercado de unos cuantos países. Un ejemplo es un dispositivo para el control del temblor en los enfermos de Parkinson.

Su mecanismo de acción se basa en enviar leves impulsos eléctricos al cerebro para bloquear las señales que causan estos movimientos involuntarios. Se trata de un pequeño neuroestimulador, similar a un marcapasos, que se implanta cerca de la clavícula y que está conectado a una serie de electrodos insertados en el cerebro del paciente. Esta opción reduce significativamente los temblores entre un 75% y un 85% de los usuarios. El cerebro es, sin duda, el objetivo último de la mayoría de los implantes.

Muchos de los trastornos motores, de audición o de visión están causados por un mal funcionamiento o ausencia de redes nerviosas que conectan el cerebro con el resto del cuerpo. Como consecuencia, las órdenes neuronales no llegan a destino y las funciones no se realizan. En estos casos, el cerebro, por su condición de ordenador central, se convierte en la diana del tratamiento.

Capturar las señales exteriores para conducirlas hasta la región neuronal adecuada es la estrategia que se sigue en algunos casos de sordera profunda. Los implantes cocleares supusieron una auténtica revolución para aquellos pacientes con pérdida completa de la audición que conservaban el nervio auditivo intacto.

Estas prótesis recogen las ondas sonoras y las transforman en impulsos eléctricos que estimulan directamente el nervio auditivo, que se encarga de informar al cerebro. Sin embargo, muchos pacientes carecen del mencionado nervio o está muy dañado. El implante coclear no aporta beneficio alguno a este tipo de individuos.

La alternativa es la estimulación directa de los centros cerebrales que procesan los sonidos. Científicos del House Ear Institute de Los Ángeles (EE.UU.) trabajan en esta clase de implantes desde 1970.

Aunque hasta ahora los resultados han sido muy escasos, la última generación de estos dispositivos, diseñada para acceder y estimular directamente las neuronas auditivas, ha demostrado ser eficaz en ensayos con animales. La FDA (agencia estadounidense encargada del control de alimentos y terapias) ha aprobado recientemente los primeros estudios en humanos. Los investigadores que dirigen los trabajos esperan realizar el primer implante en un paciente a lo largo de este año.

Dentro de algunos años, pensar en mover la mano amputada podrá ser suficiente para que la prótesis mecánica que ocupa su lugar lo haga.

Los expertos en biónica aseguran que sólo se requieren dos condiciones para que un individuo recupere la movilidad en un miembro paralizado o amputado. Por una parte, su cerebro debe conservar la capacidad para dar órdenes de tipo motor. Por otra, también es necesario un dispositivo que sea capaz de captar e interpretar las señales eléctricas emitidas por las neuronas para, después, llevarlas a la prótesis.

La primera de estas condiciones no supone grandes inconvenientes, dado que la mayoría de las personas puede imaginar que manipula el miembro que, en realidad, no tiene funcionalidad, lo cual no es otra cosa que formular un comando. Donde se encuentra el verdadero reto es en el segundo requisito, es decir, en lograr la comunicación entre el humano y la máquina.

Existen numerosas experiencias con animales en las que las señales neuronales que expresan el deseo de, por ejemplo, agarrar un objeto, se capturan mediante un electroencefalograma o un electrodo implantado en el cerebro y se convierten en una orden que llega a la extremidad artificial.

Sin embargo, la tecnología disponible es aún mucho más lenta de lo que sería necesario incluso para el control de los movimientos más simples. En el último año, han aparecido los buenos resultados de las neuronas biónicas. Se trata de dispositivos del tamaño de un grano de arroz que se insertan en músculos paralizados. Un emisor de radiofrecuencia externo produce impulsos eléctricos que controlan los músculos encargados de coordinar los movimientos de la extremidad paralizada.

La epidemia de insuficiencias cardíacas severas apenas ha empezado en el mundo industrializado. Cada año, y sólo en EE.UU., 30.000 pacientes con fallo miocárdico se incorporan a la lista de espera de trasplante de corazón. Únicamente 2.000 de estos enfermos logran un órgano biológico. Por este motivo, un porcentaje muy significativo del resto de pacientes podría beneficiarse de un implante artificial.

El corazón mecánico ya no es ciencia-ficción. El primero de los llamados corazones artificiales totales -colocado tras la extirpación del órgano nativo- fue portada de los medios de comunicación el pasado mes de julio y obtiene la energía de una batería portátil conectada a través de la piel gracias a un cable.

Este sistema debe perfeccionarse con la llegada de aparatos de menor tamaño, así como de nuevas fuentes de energía que no necesiten atravesar la piel, con lo que se elimina el riesgo de infecciones severas.

Sin embargo, la mayoría de los pacientes con insuficiencia cardíaca no tiene por qué perder su corazón y puede beneficiarse de una bomba de ayuda ventricular. Los avances logrados son notables y se están haciendo ensayos clínicos con el implante de pequeños artilugios que bombean la sangre en un flujo continuo, sin necesidad de anticoagulación, a la vez que consiguen la energía de forma transcutánea, sin cables.

Los especialistas predicen que, la combinación de ayudas mecánicas y terapias celulares y genéticas ayudará a sobrellevar el fallo del miocardio en el futuro.

Sobre la médula ósea se compara el daño en este delicado cordón al que causa una explosión en una sala de ordenadores. Así, reparar la función medular es tan complejo como recuperar todas las conexiones informáticas.

El futuro es halagüeño gracias a la combinación de varias estrategias. Por un lado, habrá que reparar las fibras dañadas con factores de crecimiento nervioso e inhibidores de otros factores que promueven la cicatrización (e inutilizan) el tejido lesionado.

Gracias a la bioingeniería y a la terapia génica se pueden implantar células que segreguen estos elementos o modificar genes que los produzcan en la cantidad necesaria para la regeneración tisular.

Otro método es puentear la lesión mediante un andamio de polímeros biodegradables, de material sintético o (lo que parece más prometedor) el injerto de células madre neuronales que, una vez adulta, reparen el daño. El principal obstáculo es insertar el puente en la lesión sin que aparezcan cicatrices que anulen la transmisión de las señales.

La recuperación de mielina (sustancia blanca que envuelve a los nervios para evitar que se interrumpa la corriente eléctrica) mediante el implante de células madre convertidas en oligodendrocitos (producen mielina) ha dado buenos resultados en ratas y, si ocurre igual en humanos, servirá para aprovechar las fibras nerviosas que no han sufrido daños severos.

Finalmente, también se está trabajando en una especie de rehabilitación del sistema nervioso central. En definitiva, cuando la médula sufre una lesión surgen nuevas conexiones nerviosas a modo de compensación, pero son muy débiles. Esta terapia se basa en fortalecer estas nuevas conexiones mediante técnicas que aún están por definir, pero que seguramente serán una combinación de factores de crecimiento y de actividades físicas específicas.

Actualmente, una treintena de proyectos científicos en todo el mundo persigue el objetivo de restaurar la visión mediante microchips capaces de sustituir la función de la retina, el complejo neuroprocesador de información que nos hace ver, convirtiendo la luz del exterior en impulsos eléctricos que permiten a nuestro cerebro componer imágenes.

Aunque hay otros dispositivos eléctricos para recuperar ciertas funciones biológicas (como los implantes cocleares para la audición), hacer lo mismo con la vista es más complicado. Por un lado, la estructura y el funcionamiento ocular encierra muchos secretos que aún no han sido descubiertos por la ciencia. Por otro, muchos obstáculos, fundamentalmente técnicos, han impedido conseguir resultados realmente significativos en el área.

Sin embargo, según la revisión publicada, los espectaculares avances de la nanotecnología (la técnica de lo pequeño) allanarán el camino considerablemente.

Por el momento, los científicos se están enfrentando a los retos de perfeccionar el método quirúrgico para implantar el chip, y hacerlos cada vez más pequeños, que no se muevan de su sitio y no se deterioren con el tiempo, que se carguen sólo con la luz exterior y que no sean rechazados por el organismo del paciente, para lograr obtener así los resultados deseados.

Finalmente, a medida que estos cabos vayan siendo atados, podrán abordarse ensayos clínicos de mayor amplitud que hagan posible decir adiós a la ceguera. A pesar de que aún falta tiempo para ello, el futuro que auguran los expertos es esperanzador, dado que la innovación tecnológica es "infinita".

El hígado sano es capaz de regenerarse completamente después de una lesión aguda, pero no sobrevive mucho tiempo si se ve afectado por una fibrosis o una cirrosis, enfermedades que tienen su origen en patologías crónicas, como la hepatitis por los virus B y C o el abuso del alcohol.

En estos casos, la única salida es el trasplante de hígado, pero la escasa disponibilidad de órganos plantea serias dificultades. Este hecho ha estimulado el desarrollo de dispositivos bioartificiales que pudieran actuar de puente al paciente mientras espera una donación o hasta que su órgano se recupere por sí mismo o, incluso, que sirva de terapia sustitutiva a largo plazo, de manera similar a como lo hacen las máquinas de hemodiálisis cuando se produce un fallo renal.

El objetivo es desarrollar un hígado bioartificial que permita que el plasma del paciente circule extracorpóreamente a través de un biorreactor que contiene células hepáticas, capaces de desempeñar las mismas funciones que realizan en el órgano original. Al menos tres de estos dispositivos se están probando ya en pacientes humanos y otros tres siguen desarrollándose en el laboratorio. Algunos han demostrado ser seguros y viables, pero aún no existen datos claros acerca de su eficacia.

Los principales problemas a los que se enfrenta esta tecnología es la disponibilidad de fuentes suficientes de hepatocitos para responder a las necesidades clínicas y de medios de cultivo para preservarlos en el biorreactor sin que pierdan sus funciones. @

Publicación Mensual
Editor/Director: Dr. Marco Aurelio Real (h)

Lavalle 1580, 8º "M"
1048 - Buenos Aires - Argentina
Telefax: (54 11) 4374-8402 / 4372-7436
mercurio@mercuriodelasalud.com.ar
www.mercuriodelasalud.com.ar