.

Computación

Elaborar Stents Superiores Más Seguros

1

Un modelo por ordenador simula como los stents recubiertos de medicación (DES) se comportan en las arterias. Esto permite diseñar dispositivos mejores.

  • por Brittany Sauser | traducido por Rubén Oscar Diéguez
  • 27 Enero, 2009

En el mundo entero se implantan millones de stents recubiertos de medicación, sin embargo se entiende poco respecto a cómo se distribuyen realmente los medicamentos hacia el tejido circundante. Las capas de medicamentos pueden causar la formación de coágulos en las arterias, a menudo una afección fatal. Ahora, los investigadores del MIT elaboraron un modelo por ordenador para predecir el rendimiento de distintos tipo de stents bajo una variedad de condiciones diferentes.

“Este modelo nos permite cambiar el stent, el diseño, las dimensiones, materiales, medicación y el modo en que se libera”, dice Elazer Edelman, un profesor de Ciencia y tecnología de la Salud (HST) en el MIT y es el investigador principal del software. “Entonces, podemos colocar el stent, sólo o junto con otros, en las arterias con enfermedades diferentes o en distintos estados naturales. Al considerar miles de características diferentes de diseños, el modelo puede hacer cosas que de otro modo no podrían realizarse”.

Kinam Park, un profesor de ingeniería biomédica en la Purdue University, en West Lafayette, IN, dice que Edelman es un “pionero” en la modelación de stents recubiertos de medicación, mallas de metal recubiertas de medicación, tales como medicación anti-inflamatoria y anti-cicatrizante. Además de liberar medicación, los stents actúan como soportes físicos para mantener a las arterias abiertas. La medicación tiende a esparcirse por el torrente sanguíneo en proporciones impredecibles, a pesar de todos los esfuerzos por construir compuestos de polímero para controlar la liberación de la medicación. “Hay algunas algunas áreas con demasiada medicación y otras que carecen de medicamento. El tejido puede dañarse y los pacientes pueden morir. El modelo es el primero que prueba los perfiles de liberación de medicamentos de los stents y es crítico para el diseño y desarrollo de stents nuevos y mejores”.

El modelo por ordenador simula la dinámica de la sangre que fluye alrededor del stent a fin de evaluar cómo se libera la medicación desde el stent y se dispersa por la pared arterial. Los investigadores comenzaron con un stent bidimensional y un diseño de vasos y crearon un algoritmo que resuelve las ecuaciones de flujo de fluidos y liberación del medicamento para cada segmento pequeño del stent. Ahora pueden realizar simulaciones en 3-D para mostrar de mejor manera el perfil del stent al liberar la medicación.

“El modelo puede mostrar exactamente cuál es la distribución del medicamente como si fuera una función de tiempo”, dice Park. Así los investigadores pueden modelar los distintos estados de las arterias, visualizando dónde se depositará la medicación y lo que hará.

El modelo matemático les permite a los investigadores cambiar los parámetros del programa, tales como las configuraciones del stent, los materiales, las forma de las paredes de los vasos sanguíneos, y las propiedades del flujo de la medicación, para que puedan probar distintas condiciones experimentales. “Creamos un algoritmo automático para que tengamos la flexibilidad para visualizar distintos elementos sin tener que comenzar de cero”, dice Vijaya Kolachalama, un asociado del post-doctorado en HST que trabaja en el programa. (Actualmente sólo hay cuatro diseños de DES que están aprobados por el Departamento de Medicación y Alimentos de Estados Unidos.)

Un simulación que produzca propiedades óptimas de liberación de medicamentos le permitiría a los investigadores saber qué medicación descargar y en qué modo, dice Park. “Es un modelo para elaborar stents de próxima generación”.

El modelo fue “apabullante”, dice Edelman. “Es sorprendente la frecuencia con que los medicamentos no penetran o no se depositan donde se supone que deben hacerlo”. Él compara el flujo sanguíneo en el stent con los rápidos que fluyen sobre una piedra: parte del agua golpea en la base, parte vuela por el aire y vuelve a bajar en vez de fluir sobre la roca. Así que el agua vuelve a circular por la misma área, y eso es lo que hace que el diseño sea de “importancia primordial”.    

Partes del modelo del ordenador fueron validados al correlacionar los datos con datos sobre humanos y animales. El trabajo se publicó recientemente en el Journal of Controlled Release y está financiado por el National Instute of Health.

Edelman dice que a medida que los stents se van haciendo más sofisticados, existe una gran brecha entre cómo piensan los investigadores que funcionan los dispositivos y cómo funcionan realmente en modelos animales y humanos. Las pruebas en individuos vivos pueden resultar costosas y consumir tiempo, y en algunos casos, hasta resultar fatales.

Los investigadores del MIT están haciendo presión para que los modelos por ordenador sean parte del proceso de reglamentación del Departamento de Medicación y Alimentos y ofrecieron sus algoritmos a otros para que el software pueda evolucionar.

Computación

Las máquinas cada vez más potentes están acelerando los avances científicos, los negocios y la vida.

  1. Google alerta: lanzar parches de software da vía libre a los hackers

    Al limitarse a crear parches superficiales en lugar de solucionar el problema de raíz, las empresas permiten que explotar vulnerabilidades de día cero de forma reiterada resulte increíblemente fácil. Deben invertir más tiempo y dinero para que los profesionales puedan solucionar los fallos de forma integral 

  2. Cómo la soberanía digital amenaza el avance y las ventajas de la nube

    Las iniciativas de distintos países para establecer reglas propias para los datos nacionales por parte de proveedores internacionales de computación en la nube hará que el acceso a la tecnología sea cada vez más caro y complicado y concentrará sus beneficios en un puñado de grandes empresas capaces de afrontar los cambios

  3. Casi 20.000 empresas y gobiernos, víctimas de un hackeo ruso masivo

    Gracias a un trabajo "inteligente y estratégico", los ciberdelincuentes colocaron una puerta trasera en el software de SolarWinds y la usaron durante meses sin ser detectados. Entre las víctimas del ciberataque destacan los departamentos del Tesoro, de Comercio y de Seguridad nacional de EE. UU.