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Riñones artificiales a un paso de ser realidad

Riñones artificiales a un paso de ser realidad

El 10 por ciento de la población mundial sufre alguna forma de enfermedad renal. Los riñones son cruciales para mantenernos vivos y saludables. Una especie de computadora química que mantiene estable nuestra química sanguínea, ya sea que comamos dulces o una ensalada llena de vitaminas, previene la acumulación de desechos, estabiliza nuestros niveles de electrolitos y produce hormonas para regular nuestra presión arterial y producir nuevas células.

Los riñones limpian nuestra sangre utilizando nefronas, que son esencialmente filtros que dejan pasar los líquidos y los productos de desecho mientras bloquean las células sanguíneas, las proteínas y los minerales. Estos últimos se reintegran a la sangre y los primeros abandonan el cuerpo en la orina.

Los científicos han luchado por encontrar tratamientos viables para la enfermedad renal y la insuficiencia renal, y su complejidad significa que los riñones son increíblemente difíciles de recrear sintéticamente; cada riñón contiene alrededor de un millón de nefronas intrincadamente estructuradas.

Pero el nuevo progreso de los investigadores de ingeniería química de la Universidad de Arkansas ha acercado un paso más el funcionamiento de los riñones artificiales. Los investigadores crearon un dispositivo que puede filtrar la sangre de forma similar a las nefronas biológicas y describieron el dispositivo en un artículo reciente publicado en Nature Communications Materials.

Hay dos procesos básicos que tienen lugar cuando la sangre pasa por los riñones. Primero, los grupos de vasos sanguíneos llamados glomérulos dejan pasar pequeñas moléculas, desechos y agua, mientras que las proteínas y las células sanguíneas se quedan atrás. El material que pasa a través de este primer filtro luego fluye hacia la red de nefronas, donde se filtra aún más en un proceso llamado transporte de iones.

El trabajo de los investigadores se centró en el segundo paso, el transporte de iones. Colocaron una malla porosa hecha de platino entre dos obleas de intercambio iónico para crear una oblea que empuja los iones a través de las membranas mediante un campo eléctrico. Las mallas de platino sirven como electrodos cuando se aplica voltaje, lo que permite al equipo seleccionar diferentes iones y ajustar sus velocidades de transporte de forma independiente. Probaron la tecnología con varios iones y pudieron imitar con éxito el transporte de iones realizado por los riñones.

En su artículo, el equipo señala que otros grupos de investigación han intentado crear nefronas artificiales utilizando sistemas vivos basados ​​en células, incluidas las células madre; pero fuera de un entorno vivo nativo y en ausencia de las señales físicas y hormonales que controlan su función, los sistemas de base biológica han luchado por replicar la función de las nefronas, especialmente el transporte de iones.

Christa Hestekin, profesora asociada de ingeniería química de Arkansas y autora principal del artículo, dijo: “El sistema podría funcionar como un dispositivo independiente o junto con la diálisis peritoneal para controlar la química de las soluciones utilizadas en el tratamiento. Y modificaciones menores en el dispositivo podrían permitirle funcionar como un riñón artificial portátil y potencialmente implantable».

Solo en los EE. UU., más de 93,000 personas se encuentran actualmente en lista de espera para un trasplante de riñón. Aunque es probable que aún falten años para un riñón artificial en pleno funcionamiento, en el mejor de los casos, los científicos están progresando en la recreación de este órgano vital; una nefrona artificial como la que se describe aquí es solo una pieza de un rompecabezas complejo.

Otra pieza crucial es una red funcional de vasos sanguíneos. En 2015, los científicos del National Laboratory Lawrence Livermore crearon tejido renal bioimpreso que reproducía algunas de las funciones de las nefronas biológicas. En 2016, un grupo del Lewis Lab de Harvard utilizó la impresión 3D para recrear los túbulos de las nefronas, con una red vascular para el flujo sanguíneo, pero solo se mantuvieron con vida durante poco más de dos meses.

La naturaleza completamente sintética de la tecnología del equipo de Arkansas podría tener una ventaja sobre los enfoques basados ​​en la biología. Según Hestekin, la nefrona podría combinarse con sistemas de ultrafiltración, nanofiltración u ósmosis inversa e integrarse en un riñón artificial.

Dada la gran cantidad de personas que los necesitan, los riñones artificiales no pueden llegar lo suficientemente pronto, y serán un milagro de la ciencia moderna cuando lleguen. Aunque todavía pasará algún tiempo, el progreso incremental como este nos da la confianza para decir «cuándo» en lugar de «si».

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