Los stents médicos, tubos delgados insertados en el cuerpo para drenar la orina, son propensos a infecciones y obstrucciones debido al crecimiento bacteriano y a los depósitos minerales. Esto puede requerir reemplazos frecuentes – aproximadamente cada tres a seis meses – para los 1.5 millones de stents insertados anualmente en todo el mundo. Ahora, los investigadores están explorando una solución novedosa: revestir los stents con estructuras similares a pelos llamadas cilios para eliminar activamente estas sustancias que promueven la infección.
Los stents médicos, a menudo plagados de infecciones y obstrucciones, podrían ser revolucionados por una nueva tecnología inspirada en la naturaleza. Específicamente, los investigadores están desarrollando stents revestidos con estructuras similares a pelos llamadas cilios, que pueden ser activadas por ondas de ultrasonido para eliminar la acumulación que promueve la infección. Este enfoque innovador promete mejorar significativamente la longevidad y la efectividad de estos dispositivos médicos cruciales.
El principal desafío abordado por esta investigación es la susceptibilidad de los stents actuales a la colonización bacteriana y la formación de depósitos cristalinos. Como explica el ingeniero biomédico Francesco Clavica de la Universidad de Berna en Suiza, los stents y catéteres urinarios, que drenan la orina, están expuestos a un “ambiente húmedo y cálido, por lo que es el ambiente perfecto para que las bacterias crezcan”. Este entorno fomenta el crecimiento de microbios, lo que lleva a obstrucciones e infecciones.
En consecuencia, el estándar de atención actual requiere reemplazos frecuentes de stents. Los expertos recomiendan reemplazar los stents que conectan un riñón a la vejiga cada tres a seis meses. Este es un problema significativo, considerando que se insertan más de 1.5 millones de estos stents en todo el mundo cada año. Por lo tanto, la necesidad de una solución más duradera y resistente a las infecciones es primordial.
Para abordar esto, Clavica y sus colegas diseñaron un nuevo stent hecho de un polímero a base de silicona. Los prototipos de stents, de forma rectangular y con una medida de aproximadamente 150 micrómetros de alto, 4 milímetros de ancho y 25 milímetros de largo, presentan cilios inclinados que cubren sus paredes internas más cortas. Este diseño imita los mecanismos de limpieza naturales que se encuentran en otros organismos.
La funcionalidad de estos stents revestidos de cilios se basa en la aplicación de ondas de ultrasonido. Cuando se exponen a estas ondas, los cilios vibran, generando vórtices de fluido que giran en direcciones opuestas. Este movimiento empuja eficazmente la orina y cualquier residuo acumulado en la dirección en que apuntan las puntas de los cilios. Las observaciones con cámaras de alta velocidad revelaron que los cilios, aproximadamente del grosor de una hoja de papel (100 micrómetros de alto), pueden mover el fluido a velocidades de hasta 10 milímetros por segundo.
La inspiración para este diseño innovador proviene del mundo natural. El robótico Daniel Ahmed del ETH Zurich destaca que el diseño se inspiró en las crías de estrellas de mar, que utilizan cilios para crear corrientes de agua que atraen alimentos. Este ejemplo natural proporcionó un modelo para crear un mecanismo de limpieza similar dentro de los stents.
La efectividad de los stents revestidos de cilios se ha demostrado mediante pruebas de laboratorio. Estos stents eliminaron con éxito los cúmulos de cristales dejados por orina artificial, así como bacterias y biopelículas. Además, el sistema basado en ultrasonido no causó ningún daño a las células derivadas de humanos, lo que indica su potencial biocompatibilidad.
A pesar de estos resultados prometedores, la tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo. Clavica estima que podría tomar casi una década antes de que estos tubos especializados, que tendrían cilios a lo largo de sus paredes internas y externas, estén disponibles para los pacientes. El siguiente paso implica probar los stents en cerdos.
La visión a largo plazo para esta tecnología es capacitar a los pacientes con la capacidad de mantener sus dispositivos en casa. Como afirma Ahmed, “Ese es nuestro gran sueño”. Esto mejoraría significativamente los resultados para los pacientes y reduciría la necesidad de intervenciones médicas frecuentes.
Investigadores han creado un stent inspirado en estrellas de mar, revestido con cilios similares a pelos que, al ser estimulados por ultrasonido, eliminan eficazmente obstrucciones e infecciones causadas por bacterias y compuestos cristalizados. Aunque aún faltan años para su uso clínico, este diseño innovador promete reducir significativamente la necesidad de reemplazos frecuentes de stents y, potencialmente, permitir la limpieza en casa, revolucionando la atención al paciente. ¿Podría este enfoque bioinspirado inaugurar una nueva era de dispositivos médicos autolimpiantes?
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