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Ana Gabriela Gallardo, 33

Tecnología universal para la dosificación de medicamentos

Cómo llegó a convertirse en ingeniera biomédica es un misterio para Ana Gallardo pero lo que sí recuerda es el momento en que decidió dedicar sus conocimientos y esfuerzos a mejorar la vida de los enfermos. “En este centro, inmenso y con vocación de enseñanza, decidí ser investigadora. Muchos trabajos se hacían manualmente y para mí era fácil ver que podían mejorarse los procesos”, comenta Gallardo. Se refiere al momento en que entró a trabajar en el Hospital Civil de Guadalajara (México), donde le dieron la oportunidad de colaborar con el grupo de Cirugías Experimentales de la Unidad de Cardiología. El trabajo con las bombas de circulación extracorpórea para cirugías a corazón abierto le abrió el camino de la investigación frente a las labores de gestión que realizaban muchos de sus compañeros de profesión.

Así que, más adelante, contando con el apoyo de la Escuela de Ingeniería de la UNAM y el Centro Médico Siglo XXI, Gallardo se puso a trabajar en un proyecto para mejorar la dosificación de insulina en pacientes con diabetes tipo 1, una enfermedad que padecen millones de personas y que a la investigadora le resulta especialmente sensible por su incidencia en niños. La idea que persigue con su proyecto “Modos Deslizantes de Orden Superior para el páncreas artificial” es crear un dispositivo de control para la dosificación de insulina que pueda funcionar de manera universal. El proyecto dio sus primeros pasos dentro de la tesis que le valió el Doctorado en Ingeniera Eléctrica con Especialidad en Control Automático en 2011.

El proyecto se basa en la teoría de control que se ha desarrollado desde los años 20 del siglo pasado y cuya lista de aplicaciones es innumerable. El modelado matemático que se utiliza para dispositivos como los usados para controlar la velocidad de crucero de un automóvil o el encendido de una bombilla, puede resultar más o menos complejo si se aborda desde el punto de vista del cálculo pero, cuando se trata de aplicaciones biomédicas, hay que tener en cuenta una dimensión más. Las consecuencias de un fallo en los ejemplos anteriores no son comparables al problema que supondría la mala dosificación de un medicamento, por lo que la labor de diseño supondrá fases de ensayo mucho más largas.  Aplicar la teoría de control a la diabetes es complicado, ya que existen muchos modelos matemáticos que describen la regulación entre glucosa e insulina y, además, los parámetros contemplados tienen un alto grado de incertidumbre.

“Una muestra clara son los más pequeños: la respuesta fisiológica de un niño cambia cuando tiene una rabieta y eso no se puede predecir” explica la investigadora. Existen muchas variables que se comportan de esta manera en el día a día. Por ejemplo, la hormona del crecimiento modifica la resistencia a la insulina y esta hormona en los niños no es constante. Los niños no crecen a razón de tantos milímetros por día.

Pese a las dificultades, y tras un duro trabajo, en estos momentos se están realizando las pruebas preclínicas del proyecto. “De los diez modelos matemáticos que documentamos, finalmente nos quedamos con tres que nos permitieron -tras largas horas de trabajo con simulaciones- obtener el grado relativo, factor clave en la teoría de control que, a su vez, permitió ajustar el controlador”, concreta Gallardo.

El dispositivo diseñado es capaz de ajustar las dosis a partir de la información que le proporciona un sensor en tiempo real.  Esto lo convierte en universal en cuanto a su uso pero a la vez se individualiza el tratamiento para cada paciente. Esta forma de abordar las terapias de dosificación de insulina es muy diferente a la que se utiliza actualmente. Ahora los especialistas calculan las dosis a partir de diferentes modelos matemáticos y éstas se regulan en función de los niveles de glucosa medidos varias veces al día.

Los ensayos preclínicos comparan las simulaciones del dispositivo controlador con la respuesta de los ratones en el laboratorio. “Lo más difícil fue conseguir reproducir las distintas condiciones externas que pueden afectar en la vida real, como esa rabieta infantil o un ejercicio físico determinado” añade la investigadora. A finales de este año está previsto que terminen los ensayos preclínicos. Si los resultados siguen en la misma línea, en los primeros meses de 2014 comenzará la planificación del ensayo clínico.

Otra de las ventajas de la tecnología que plantea esta joven investigadora es que con su sistema puede dosificarse cualquier medicamento siempre que de éste se pueda obtener una respuesta medible. Su próximo objetivo es el propofol, un tipo de anestésico. Y no es fácil, porque la anestesia, a diferencia de la glucosa, no se mide directamente. La información sobre el grado de anestesia del paciente se obtiene indirectamente del encefalograma. Además, hay que añadir su carácter  multivariable, ya que esta información tiene que correlacionarse con otros parámetros fisiológicos como la temperatura. “Es un reto emocionante y complejo desde el punto de vista de la ingeniería pero sobre todo puede mejorar el acceso a la atención médica y la calidad de vida”, concluye la premiada.

“Se trata de una innovación sustancial en el control de la medicación para pacientes diabéticos", opina al respecto David Elfant, doctor en Neurobiología por la Universidad de Oxford y miembro del jurado de los premios MIT Technology Review Innovadores menores de 35 México. Además, este sistema no solo permitiría automatizar la infusión de insulina para el páncreas artificial sino la dosificación de otros medicamentos, añade este experto. - María Candelaria Sánchez