Un equipo de investigación ha desarrollado un innovador dispositivo de diálisis peritoneal, que promete revolucionar el tratamiento de la insuficiencia renal al ofrecer una alternativa portátil al tradicional riñón artificial. Este avance, publicado el 29 de marzo en el Journal of Nanobiotechnology, responde a la creciente necesidad de soluciones que mejoren la calidad de vida de los pacientes en diálisis, un tratamiento que se ha vuelto cada vez más necesario debido al aumento de casos de fallo renal, asociado a hábitos alimentarios y estilos de vida modernos.
Los métodos de diálisis convencionales, como la hemodiálisis, imponen serias limitaciones a los pacientes, quienes deben dedicar entre cuatro y seis horas, dos o tres veces por semana, a tratamientos en hospitales. A pesar de los esfuerzos de investigadores en Estados Unidos, Europa y Japón desde principios de los años 2000, la viabilidad comercial de dispositivos de diálisis en miniatura ha sido esquiva debido a la falta de tecnología adecuada.
Un avance en la diálisis portátil
La diálisis peritoneal se presenta como una alternativa prometedora, ya que permite a los pacientes realizar el tratamiento en casa o en otros lugares, facilitando una vida más normal. El equipo de investigación ha demostrado la viabilidad de un dispositivo de diálisis portátil que purifica continuamente el líquido de diálisis y lo reinfunde en la cavidad peritoneal. Esto se logra a través de un mecanismo de purificación innovador basado en la polarización de concentración iónica (ICP), que utiliza la fuerza de Coulomb para separar rápidamente iones y partículas, eliminando eficazmente los productos de desecho del organismo.
La ICP es un fenómeno nanoelectrocinético que genera un gradiente de concentración pronunciado cerca de una membrana nanoporosa, gracias a su selectiva permeabilidad iónica. La solución purificada se recoge de la región de baja concentración, lo que la hace apta para la diálisis. Sin embargo, las técnicas de electrodialisis convencionales presentan limitaciones para purificar completamente el líquido de diálisis, ya que la urea, uno de los principales productos de desecho, es eléctricamente neutra y no es afectada por la fuerza de Coulomb.
Para abordar este desafío, el equipo de investigación activó aún más la permeabilidad selectiva de la membrana nanoporosa, lo que permitió la descomposición electroquímica y la eliminación de productos de desecho cargados como la creatinina, así como de moléculas neutras como la urea. Este principio fue validado experimentalmente mediante un dispositivo microfluídico, que controla el flujo de líquido a través de microcanales para inducir reacciones químicas.
El equipo también enfrentó el reto de aumentar la tasa de flujo del líquido de diálisis. Para que el dispositivo sea viable como un sistema portátil, debía alcanzar una capacidad de procesamiento de mililitros por minuto. Los dispositivos microfluídicos convencionales, con estructuras bidimensionales, limitan su capacidad a microlitros por minuto, lo que dificulta la expansión de la tasa de flujo. Para resolver esto, diseñaron una estructura de micro-malla que crea un entorno electrohidrodinámico a nanoscale cerca de la membrana nanoporosa, aumentando significativamente el rendimiento del líquido. Como resultado, se desarrolló con éxito un dispositivo de diálisis tridimensional que logró una tasa de procesamiento de líquido de hasta un mililitro por minuto, logrando, en pruebas con un modelo de rata con fallo renal, una tasa promedio de eliminación de desechos de aproximadamente el 30% por ciclo de diálisis.
Si este dispositivo de diálisis peritoneal se comercializa como un sistema portátil, se espera que mejore significativamente la calidad de vida de los pacientes con insuficiencia renal. Además, podría reducir los costos médicos, disminuir los residuos sanitarios y mejorar el acceso a la atención médica, beneficiando especialmente a los pacientes de países en desarrollo y de bajos ingresos.
El equipo de investigación, liderado por el profesor Sung Jae Kim de la Universidad Nacional de Seúl, trabajó en colaboración con el Hospital de la Universidad Nacional de Seúl, la Facultad de Medicina de la misma universidad y el Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad de Hallym. Los expertos han señalado que para que este dispositivo de diálisis peritoneal sea aplicable en humanos, deberá pasar por un proceso de comercialización de dispositivos médicos, evaluaciones de seguridad, ensayos clínicos y aprobaciones regulatorias. Aunque queda un largo camino por recorrer, la investigación es altamente significativa al asegurar una tecnología fundamental que podría revolucionar el tratamiento de la enfermedad renal en fase terminal.
El profesor Jung Chan Lee, de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional de Seúl, subrayó la importancia de este avance, destacando que a pesar de las limitaciones evidentes en las pruebas con modelos de ratas, la integración de esta tecnología de eliminación de desechos basada en la polarización de concentración iónica podría permitir a los pacientes con enfermedad renal en fase terminal recuperar movilidad y mejorar significativamente su calidad de vida.
