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Implántes protésicos humanos

Una empresa de semiconductores ha demostrado la eficacia de la electrónica en el desarrollo de implantes protésicos humanos y equipo médico avanzado portable.

La era en que la rehabilitación muscular a base de nano-robots y de otra circuitería integrada en prótesis bio-cibernéticas parece estar tocando la puerta de la realidad industrial.

Además de los implantes electrónicos protésicos, los avances tecnológicos han sembrado semillas para la creación de novedosos dispositivos médicos totalmente compatibles para el entorno biológico de los seres humanos, en pocas palabras afines a trabajar sin problemas dentro del cuerpo de las personas.

Eso es en lo que precisamente ha centrado sus esfuerzos el personal científico del Centro de Tecnología bio-Inspirada del Imperial Colegio de Londres, a cargo del investigador Dr. Timothy Constandinou, con el objetivo de suministrar mayores recursos opcionales de rehabilitación y calidad de vida a los pacientes médicos que sean atendidos con dispositivos electrónicos portátiles para tratar sus enfermedades crónicas.

“Hemos llegado a un gran camino desde los días de los humildes marcapasos. 

Los avances en la biomedicina, la informática y las comunicaciones han permitido a la industria de la salud migrar hacia soluciones tecnológicas más inteligentes, descentralizadas y no centrados en los físicos, sino en el paciente”, comentó el Dr. Constandinou.“

Nuestra investigación involucra una combinación fuerte de sensado integrado en miniatura con procesamiento inteligente, dando paso al estado de arte en tecnología de semiconductores. 

Nos enfocamos a la fabricación de electrónica de trabajo con procesos biológicos, y al mismo tiempo pequeños y con un nivel mínimo de consumo de energía”, puntualizó.

Para el equipo del doctor Constandinou y su equipo, cada vez que se enfrentan a la resolución de algún conflicto a través de modelos de ingeniería o matemáticas, el cuerpo humanos es sin duda su más confiable fuente de inspiración, pues a través de su estudio biológico han logrado reproducir las reacciones que han dado como resultado final la creación de propuestas tecnológicas vanguardistas.

“Esto significa que, en lugar de llevar un problema y sacar provecho de la ingeniería para resolverlo, nos decimos a nosotros mismos: ‘

Cómo hace el cuerpo humano para hacer eso?’ y entonces modelamos algunos circuitos entorno a lo investigado”, dijo el investigador quien reconoció que la mayoría de los avances tecnológicos cosechados en la industria de alta tecnología son objeto de inspiración en muchos casos a partir de la reacción anatómica humana.

A raíz de la apreciación de la estructura anatómica humana, el grupo de bioingenieros liderado por el Dr. Constandinou han logrado completar desarrollos para la fabricación de órganos pequeños como el páncreas, el cual ya ha sido reproducido bioelectrónicamente, lo que según sus expectativas logrará reducir la tasa de mortalidad provocada por la diabetes del tipo 1.

El páncreas biónico consta de un sensor electromecánico que monitorea constantemente los niveles de azúcar en la sangre, mientras que un chip emula las características eléctricas de las células Alfa y Beta al interior del páncreas; por su parte, dos pequeñas bombas realizan reproducen el trabajo biológico de la zona pancreática.

“En un paciente con diabetes del tipo 1, el sistema inmunológico ataca y aniquila la insulina, secretando células beta que causan un incremento en la glucosa”, explicó a manera de detalle Constandinou. “

A medida que avanza, el glucagón (hormona de 29 aminoácidos que actúa en el metabolismo) secreta células Alfa que también tienden a fallar, así que la gente con diabetes del tipo 1 se vuelven propensas a experimentar episodios de extremados niveles de azúcar en su sangre”. 

El chip que realiza las funciones de liberación celular Alfa/Beta fué diseñado por el instituto británico y posee algoritmos de cómputo embebidos que ayudan a simular los diferentes comportamientos de las dos poblaciones celulares pancreáticas.

Una célula Alfa tiende a reaccionar rápidamente a eventos de picos eléctricos, mientras que la célula Beta reacciona ante golpes eléctricos de voltaje que salpican literalmente las áreas mediante un flujo voltáico periódico que pueden durar segundos o minutos.

De acuerdo a la información del grupo investigador, cuando las concentraciones de glucosa incrementan, las células Beta permanecen en los disparos de voltajes altos más tiempo, secretando más insulina como resultado.