Aprovechando avances recientes en nanotecnología y microfluidos, los investigadores han hecho progresos significativos para lograr un dispositivo que se pueda usar para retirar rápidamente patógenos de la sangre de los pacientes con sepsis, un estado en el que peligra la vida del paciente cuando una infección se distribuye por todo el cuerpo a través del flujo sanguíneo.
El nuevo sistema actúa como un bazo artificial, filtra la sangre usando nanocuentas magnéticas inyectables creadas para adherirse a microorganismos y toxinas. Después de inyectar las cuentas, la sangre se extrae y se pasa por un dispositivo que usa un gradiente de campo magnético para extraer los gérmenes adheridos a las nanocuentas. Después, la sangre se reintroduce en el cuerpo.
Los ingenieros del Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología de la Universidad de Harvard (EE.UU.), donde se está desarrollando la tecnología, también esperan que el dispositivo pueda identificar el microorganismo concreto que causa el problema, lo que podría ayudar a los médicos a decidir el tratamiento antibiótico más eficaz de forma más rápida de lo que lo pueden hacer mediante las pruebas diagnósticas convencionales.
En una conferencia científica celebrada en la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard la semana pasada, Donald Ingber, uno de los inventores de la tecnología y director del Instituto Wyss, afirmó que su grupo está animado por los resultados preliminares de pruebas de la terapia limpiadora de la sangre en ratas. Recientemente el instituto anunció que usaría dinero de un contrato por valor de 9,25 millones de dólares (unos 6,9 millones de euros) con la Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación del Departamento de defensa (DARPA en sus siglas en inglés) para ayudar a "acelerar el trasvase a humanos como una nueva forma de terapia para la sepsis".
La sepsis, que mata a millones de personas anualmente en todo el mundo, se da cuando los productos químicos liberados por el cuerpo para luchar contra una infección en el flujo sanguíneo disparan una respuesta inflamatoria en todo el cuerpo. Los peores casos pueden dar lugar a un fallo orgánico múltiple. Dado que cualquiera de toda una serie de organismos pueden provocar el problema, un paciente del que se cree que tiene sepsis recibe lo que se denomina un antibiótico de amplio espectro mientras los médicos hacen cultivos de su sangre para intentar identificar el organismo específico que está produciendo los problemas y poder recetar el antibiótico específico que lo ataque. Este proceso puede llevar varios días.
Pero el antibiótico de amplio espectro no siempre funciona y en muchos casos el cultivo sanguíneo no sirve para identificar el patógeno. Mientras, retrasar la administración del medicamento adecuado en apenas unas horas puede reducir significativamente las posibilidades de supervivencia de un paciente. "Hay estudios que demuestran que cada hora que un paciente recibe el antibiótico equivocado -aunque sea un antibiótico de amplio espectro fuerte-, la mortalidad aumenta de un 5 a un 9 por ciento", explica Ingber.
La sepsis también es una de las principales de causas de muerte entre los soldados en combate. Para enfrentarse a este problema, DARPA tiene como objetivo desarrollar una terapia portátil "al estilo de la diálisis" capaz de limpiar rápidamente la sangre que se ha extraído del cuerpo y después devolverla al mismo. La tecnología que buscan sería capaz de eliminar muchos tipos distintos de patógenos y funcionaría sin necesidad de anticoagulantes, que podrían producir que un soldado herido se desangrara. Los pacientes de diálisis suelen tener que tomar anticoagulantes para que su sangre no coagule dentro de las tuberías de la máquina de diálisis.
Para inspirarse a la hora de abordar este desafío, Ingber y sus compañeros observaron el sistema inmunitario humano, más concretamente una clase de proteínas en la sangre que se adhieren a los microorganismos o toxinas potencialmente dañinos y los marcan como objetivos para otras células inmunes. El grupo modificó genéticamente una de estas proteínas -conocida por adherirse a más de 90 patógenos distintos, incluyendo bacterias, hongos, virus, parásitos y toxinas- para que funcionara como la capa exte a de las nanocuentas magnéticas, dándoles la capacidad de recoger agentes infecciosos en el flujo sanguíneo.
Tras inyectarle las cuentas, la sangre del paciente se pasa por un dispositivo exte o que contiene un sistema de canales de microfluidos, cuyo diseño está inspirado en el bazo. Dentro del dispositivo, que sus inventores han bautizado como un "bazo en un chip", la sangre contaminada fluye por los canales junto a una solución salina. Entonces se usa un gradiente de campo magnético para extraer las nanocuentas y los patógenos adheridos a ellas a dicha solución. Usando este proceso, el grupo ya ha logrado el objetivo de DARPA de limpiar 1,25 litros de sangre a la hora, e Ingber cree que pueden lograr una velocidad de flujo aún mayor.
La superficie inte a de los canales está cubierta por un novedoso material llamado SLIPS (siglas en inglés de superficies porosas resbaladizas infusionadas con líquidos), inspirado por la planta Nepenthes y desarrollada también en el instituto Wyss. SLIPS impide que las proteínas y las plaquetas se peguen a la superficie de los canales y activen la coagulación.
El potencial de la tecnología no termina ahí. Puesto que el sistema puede retirar y aislar patógenos con tanta eficacia, puede proporcionar una oportunidad para identificar el organismo que está produciendo la infección en el paciente sin tener que hacer un cultivo sanguíneo, afirma Michael Super, científico senior de la plantilla del Insituto Wyss. Esto reduciría la cantidad de tiempo necesaria para decidir cuál es el antibiótico más apropiado. Ahora el grupo está trabajando para incorporar esa capacidad al dispositivo.