Recientemente se presentaba en el Museo de la Ciencia de Londres Rex, el primer hombre completamente biónico, un artilugio con aspecto y rostro humano formado por órganos artificiales, sangre sintética, extremidades robóticas, retinas artificiales… El principal atractivo de Rex es que incorpora algunos de los últimos avances en tecnología protésica y en robótica y evidencia lo cerca que se está de reconstruir totalmente el cuerpo humano (a excepción del cerebro), pues algunas de sus partes ya han sido utilizadas en personas. Porque, para ser precisos, Rex tiene mucho de biónico pero nada de hombre, mientras que por la calle uno se cruza con humanos que sí tienen algo de biónicos: un marcapasos, un implante de estimulación cerebral profunda, un implante coclear, prótesis más o menos sofisticadas, lentes intraoculares, órtesis, implantes dentales o, por qué no, pechos de silicona. Son muchas las personas que han incorporado a su cuerpo algún mecanismo artificial para sustituir alguna función u órgano perdido o mejorarlos.
Y no son sólo la robótica y la protésica quienes hoy aportan recambios al cuerpo humano. Hay quien opina que los avances biónicos quedarán en breve aparcados por los logros de la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos, que prometen construir corazones, hígados, huesos y prácticamente cualquier órgano a partir de células del propio cuerpo.
“Hasta finales del siglo XX se buscaba reparar los órganos y tejidos humanos mediante su sustitución por un dispositivos mecánicos o eléctricos; ahora se busca que el organismo se autorregenere y repare”, explica el director del Institut de Bioenginyeria de Catalunya (Ibec), Josep A. Planell. No obstante, descarta que la biónica vaya a quedar arrinconada o no tenga futuro porque, en su opinión, son vías de reparación humana complementarias. “El marcapasos o el riñón artificial son muy útiles y puede que lo sigan siendo, porque la regeneración de tejidos no llegará a todo ni a todos, tanto por su coste como porque a partir de cierta edad no sabemos si las células de los pacientes serán capaces de regenerar”, ejemplifica.
José Luis Pons, investigador en bioingeniería del CSIC, explica que son muchos los equipos científicos, y de ámbitos muy diferentes, que trabajan en proyectos dirigidos a replicar el cuerpo humano y coincide en que resultan complementarios. “Desde la robótica, por ejemplo, se trabaja en reproducir modelos de todos los sentidos –oído, vista, tacto, gusto…–, o en reproducir los gestos con músculos artificiales; desde la protésica se intenta reproducir los movimientos de la persona y el funcionamiento del sistema nervioso central; y quienes trabajan con biomateriales desarrollan tejidos que pueden reproducir órganos, como, por ejemplo, orejas o piel para personas que se han quemado”, apunta.
Visita al médico- La consulta al médico cambiará drásticamente en los próximos 20 años. De hecho, el rol del profesional de la salud irá mutando al de un gran intérprete que no necesariamente tendrá que ser la fuente de todo el saber, pero sí saber hacer las preguntas correctas. Las principales empresas de tecnología están hablando de la medicina como su foco y prioridad. IBM prometió comenzar a dotar a Watson en los próximos cuatro años de toda la información médica disponible en el planeta. “Se consultará en la web en la historia completa de la medicina de la humanidad para lograr la mejor combinación para esa necesidad específica. Será como tener una gran junta de los mejores especialistas del mundo sentados frente a uno”, dice Meyerson. Por ejemplo, si un paciente consultara por el tratamiento para un tipo de diabetes, podremos, a través de la tecnología, cruzar todos los casos particulares de diabetes de la historia en busca de similitudes y tratamientos exitosos. Luego de que el médico le diga a la máquina todos los síntomas y el estado general del paciente, este cerebro digital le devolverá en cuestión de segundos los 4 o 5 diagnósticos más probables. Además, ¿quiere saber sus posibilidades exactas de contraer tal o cual enfermedad o cómo se completa su árbol genealógico según su ADN? Hoy, la empresa 23andme entrega, por 99 dólares, la secuencia parcial del genoma con un detalle exhaustivo con sólo acceder a una muestra de saliva del paciente.
Recreación y regeneración de órganos- La aportación de la bioingeniería al almacén de repuestos humanos no es menos importante: orejas, vejigas, tráqueas, huesos, cartílagos, piel artificial… El director del Ibec, Josep A. Planell, explica que, inicialmente, la técnica más utilizada era extraer células madre de la persona, convertirlas en el tejido que interesa regenerar y luego sembrarlas en un dispositivo o molde hecho de material biodegradable que se implanta en el cuerpo y que con el tiempo desaparece dejando sólo las células que se han producido.
Órganos recambiables- Estimulador cerebral- El implante de electrodos en el cerebro para dar impulsos eléctricos controlados en diferentes circuitos cerebrales permite corregir problemas de movimiento, temblores y trastornos psiquiátricos. Se emplea en pacientes con parkinson, esclerosis múltiple, distonías, epilepsia, obsesiones, depresión, anorexia.
Oído- Hace años que los implantes cocleares, mediante estimulación eléctrica del nervio auditivo, permiten oír a las personas sordas.Oreja- 3D Bioingenieros de EE.UU. han fabricado orejas a partir de moldes creados con una impresora 3D. Al molde le inyectan colágeno para darle soporte biológico y después le aplican células del cartílago de la persona.
En unos días los componentes biológicos se apropian del órgano artificial y está listo para implantar.
Tráquea- En el 2011 se trasplantó en el Instituto Karolinska de Suecia una tráquea artificial desarrollada sobre un modelo de plástico al que se le habían implantado células madres de la médula ósea del paciente. Y en el 2008, en el hospital Clínic de Barcelona se había implantado otra creada a partir de un trozo de tráquea de una persona fallecida que se descelularizó y se repobló con células madre y células epiteliales de la paciente.
Hígado- Hay pruebas de laboratorio para fabricar un hígado artificial a partir de células madre. Ya se ha implantado con éxito en ratas.
Vértebras- Existen discos vertebrales artificiales que evitan tener que soldar las vértebras y perder movilidad cuando el disco natural está dañado.
Piel- En Estados Unidos se comercializan parches de piel artificial obtenidos de piel que se desecha en las operaciones de fimosis y que se utilizan para regenerar piel enferma.
Vasos sanguíneos- Se está experimentado con colágeno de salmón para fabricar venas y arterias.
Sangre- Hay proyectos de investigación financiados por la Armada estadounidense encaminados a fabricar sangre artificial, un fluido que transporte el oxígeno por el organismo. La primera transfusión con sangre artificial fabricada a partir de la hemoglobina de vaca se hizo en Australia en el 2010.
Cartílago- Se elabora cartílago artificial a partir del cartílago del salmón para después infiltrarlo en la rodilla humana porque consigue la regeneración del cartílago del paciente en unos meses.
Brazo- Hay brazos artificiales que permiten mover los dedos o doblar el codo con el pensamiento gracias a conexiones entre las terminaciones nerviosas del pecho y las conexiones del aparato. Para mover el brazo, la persona piensa en mover los pectorales y, cuando se activan esos músculos, estos envían una señal a los electrodos, que mueven la prótesis. Y hay brazos robóticos que pueden manejar personas tetrapléjicas gracias a unos electrodos implantados en el cerebro.
Mano- Las prótesis de mano han evolucionado hasta lograr una apariencia y movimientos casi idénticos a la mano real: señalar con el índice, teclear el ordenador, coger objetos pequeños, realizar la pinza lateral para coger un asa, girar la muñeca para servir agua… En el mercado hay modelos que se mueven mediante impulsos eléctricos obtenidos de las contracciones musculares de la parte del brazo a la que se conectan y se espera implantar en breve otros con sensores en los dedos, la palma y la muñeca que permitirán percibir sensaciones de lo que se toca.
Huesos- Se han hecho pruebas con unos cilindros de polímeros que replican un hueso y se implantan para servir de puente y estimular que el cuerpo reemplace la parte dañada con nuevas células óseas.
Piernas- Las prótesis de las extremidades inferiores permiten repetir ciclos de movimiento para caminar, subir escaleras, pedalear. Las más avanzadas funcionan conectadas al sistema nervioso de la persona, y convierten los estímulos neuronales y musculares en señales eléctricas que mueven la prótesis.Pies- Hay pies artificiales (protésicos) diseñados para tareas específicas como bailar, nadar, ir en bicicleta, llevar tacones… y se fabrican en función de la edad y de las necesidades de cada persona. Y los hay que acumulan y liberan energía al andar, facilitando un cierto empuje que permite caminar mejor.
La estrategia de reparación y sustitución de partes dañadas del organismo será, en un futuro próximo, claramente distinta a la de los implantes biomédicos tradicionales utilizados en la actualidad.
Más de cincuenta millones de personas en todo el mundo tienen implantado algún tipo de prótesis y es un hecho bien conocido en nuestra sociedad la utilidad y necesidad de todo tipo de implantes, siendo raro que en nuestro entorno próximo no conozcamos algún caso de familiar o amigo que los necesite. Los biomateriales están destinados a su aplicación en seres vivos, y para su fabricación se requiere la coordinación de expertos de muy diversos campos. El campo de los biomateriales ha experimentado un espectacular avance en los últimos años y una motivación importante para ello ha sido el hecho de que la esperanza de vida aumente de forma considerable.
Por un lado, en Finlandia, a un paciente al que habían tenido que extirparle la mandíbula superior por culpa de un tumor, le pudieron «fabricar» una nueva a partir de células madre extraídas de sus propios tejidos grasos que fueron luego cultivadas en un laboratorio:
Del cultivo se extrajeron células madre mesenquimales, que son capaces de convertirse en células musculares, de vasos sanguíneos, o de huesos, células que luego fueron implantadas en su propio abdomen junto con una especie de andamio orgánico construido en fosfato de calcio, donde se les dejó crecer durante nueve meses.
Cuando lo extrajeron, el «andamio» estaba rodeado de varios tipos de tejido e incluso de vasos sanguíneos, y una vez implantado en la cabeza del paciente, sujeto en su sitio con tornillos, y conectado a los vasos sanguíneos circundantes usando microcirugía para asegurar su conservación, el paciente ya puede volver a hablar y comer sin necesidad de la prótesis que utilizaba antes.
Los materiales que se emplean para la fabricación de implantes son de naturaleza diversa: pueden elaborarse con tejidos de los propios pacientes (implantes autógenos o autoinjerto), con tejidos de algún donante humano (homoinjerto) o de otras especies (heteroinjero), así como a partir de materiales hechos por el propio hombre (aloinjertos); a estos últimos se les conoce como biomateriales, y pueden ser de origen síntetico o natural (pero modificados por el hombre). Éstos se utilizan en la fabricación de dispositivos médicos capaces de desempeñar diferentes funciones en el organismo humano.
Entre los biomateriales de origen sintético se encuentran los metálicos, cerámicos, poliméricos y los compuestos. Debido a la versatilidad y amplísima gama de propiedades que ofrecen los poliméricos, representan el grupo más utilizado.
En las últimas décadas, las investigaciones sobre biomateriales han tenido resultados espectaculares en el campo de los implantes. De hecho casi cualquier parte del organismo humano puede ser reemplazada por algún dispositivo de plástico o combinación de plástico con metales o cerámica.
Uno de los aspectos más destacados por el equipo de profesionales es el menor coste de los implantes construidos con polimeros, ya que son mucho más baratos que los que se utilizan ahora, que suelen estar hechos de titanio.
Prótesis e implantes-La historia de las prótesis, que reemplazan artificialmente una parte del cuerpo faltante, se remonta a más de 2000 años. La más antigua evidencia arqueológica de la que disponemos es una pierna artificial hecha con placas de metal martilladas sobre un núcleo de madera que se ataban con cintas al muñón de la pierna faltante.
En octubre de 2009 científicos italianos y suecos desarrollaron la primera mano artificial con sentimiento; en marzo del año último se hicieron los primeros implantes de retina para restaurar la visión de pacientes ciegos. “Si hoy visitamos el quirófano para sacarnos partes del cuerpo que nos desagradan y colocarnos otras, todo indica que cuando haya piernas o brazos mejores de los que tenemos simplemente nos los cortaremos”, provoca Santiago Bilinkis, que asistió en 2010 a la Singularity University, en la NASA, donde durante tres meses investigó y escuchó a los líderes mundiales en medicina regenerativa, robótica, neurociencia y nanotecnología. Pero su provocación tiene una base. Basta con ver a Oscar Pistorius, el atleta que corre sin piernas y con dos prótesis que le valieron quedar descalificado de los Juegos Olímpicos Pekín 2008 por estar demasiado capacitado, es decir, más que sus compañeros que corrían con piernas de carne y hueso.
“Hace un par de semanas se supo que un joven australiano que tenía nula sensibilidad en uno de sus brazos optó por amputarlo y eligió una prótesis que le da movilidad a su mano”, ejemplifica Bilinkis.Resulta mucho más sencillo sustituir articulaciones que se hayan desgastado, pero que estén en miembros que cuentan con todos sus músculos, nervios y arterias. Una de las articulaciones que más se sustituye hoy en día es la cadera, sobre todo en personas de edad muy avanzada en cirugías que hace apenas dos décadas se hubiera considerado de altísimo riesgo.
La existencia de huesos y músculos ha facilitado y permitido un notable éxito para implantes como los de reemplazo de cadera, de codo (con una bisagra simple) y rodilla (donde dos piezas metálicas se colocan en los extremos del fémur y la tibia, y entre ellos un espaciador de un plástico altamente resistente que permite el movimiento del metal sin fricción).
Estos y otros implantes, como los tornillos y placas utilizados para fijar y reparar fracturas, la piel artificial, los implantes cocleares que le han devuelto el oído a muchísimas personas, avanzan continuamente gracias a nuevos materiales, nuevos desarrollos de la microminiaturización y una mejor comprensión de nuestro cuerpo. Pero hay más. Ya se trabaja a nivel de laboratorio en la implantación de chips en el cerebro de ratones que han demostrado mejorar su memoria o perderla ante la presencia o ausencia del chip con información. Luego vendrán los monos, después ya saben quién.
Esta ponencia se ha realizado con diversos artículos de diferentes autores, extraídos de Internet.
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