En unos meses las unidades españolas de quemados y cualquier consulta médica individual podrá disponer de un dispositivo portátil que permite aplicar de forma instantánea tanto sobre una quemadura externa como sobre una herida abierta una capa artificial transparente de polímeros fabricada con nanomateriales que permite regenerar la piel y evitar que se infecte. Transparencia que faculta a los médicos a controlar la evolución de la herida a medida que sana sin necesidad de cambiar apósitos o vendas, proceso doloroso que de esta manera se evita. Es más, sus creadores aseguran que tras ser aplicada desaparece rápidamente el dolor así como el riesgo de infección.
El dispositivo al que nos referimos se llama SpinCare, se ha diseñado en forma de «pistola» y está patentado por Nanomedic, empresa israelí de nanotecnología centrada en el desarrollo y uso del electrospinning o electrohilado, técnica de fabricación que permite obtener fibras de apenas unos nanómetros de espesor cuya principal aportación es que se trata de un pequeño aparato portátil que logra el mismo efecto que hoy se obtiene con equipos mucho más grandes y costosos.
El electrospinnig es una técnica patentada en la década de los noventa del pasado siglo XX que permite producir fibras poliméricas de distintos materiales y espesor micro (el micro es la millonésima parte de un metro) o nano (el nanómetro es la mil millonésima parte del metro) siendo los polímeros macromoléculas compuestas por cientos o miles de monómeros -moléculas de pequeña masa molecular- unidos mediante enlaces químicos, generalmente covalentes.
Los polímeros son pues una especie de hilos que pueden ser naturales -obtenidos del reino vegetal o animal como el algodón, la seda, el hule y la lana- o sintéticos -creados por el hombre- que normalmente se emplean tanto en el ámbito textil como en la construcción, la aeronáutica, la electrónica o la medicina, ejemplos de los cuales son el polietileno y el policloruro de vinilo utilizado para fabricar el PVC.
Los equipos originales de electrospinnig consisten en una bomba inyectora conectada a una aguja de diámetro capilar y una fuente de alto voltaje con dos electrodos uno de los cuales se conecta a la aguja y el otro al cilindro o placa donde se recogen las fibras nanométricas. Lo que se hace es disolver el polímero por completo a fin de evitar que el capilar se tapone, situarlo en la bomba eyectora e impulsarlo con la jeringa hasta el extremo de la aguja sobre la que se aplica una corriente eléctrica de alto voltaje que da lugar a un campo eléctrico. De esa forma las cargas se acumulan generando una gota en la punta del capilar que a medida que aumenta la intensidad del campo se va «estirando» y luego se proyecta en forma de chorro cónico cargado eléctricamente -conocido como cono de Taylor– en dirección al colector, proceso tras el cual los hilos nanométricos generados se solidifican sobre el plato colector.
Se trata de hilos formados por fibras nanométricas que pueden ser de diferentes formas y tamaños y utilizarse para una amplia variedad de productos, incluidas aplicaciones en el campo biomédico como la regeneración de tejidos, la curación de heridas, el recubrimiento de implantes y la administración de medicamentos y biosensores, entre otras posibilidades.
En todo caso el gran avance que comentamos es haber minimizado la tecnología del electrospinning y convertir un equipo grande en un dispositivo portátil operado por una batería que se sostiene con las manos y para cuyo uso basta apretar dos botones. Todo lo que hay que hacer es enfocar la «pistola» hacia la zona dañada desde unos 20 centímetros para que por su extremo aparezca una fina capa de polímeros biocompatibles que se coloca sobre la herida, como si fuera un apósito corriente; capa fibrosa transparente que imita el tejido corporal y parece una segunda piel.
Cabe añadir que esa capa tiene un alto grado de porosidad lo que permite el intercambio de fluidos y oxígeno y aun así brinda una protección eficaz contra posibles infecciones bacterianas.
«UN DISPOSITIVO DE CIENCIA FICCIÓN».
Y si la sencillez de aplicación es llamativa no digamos ya el hecho de que bastan entre 30 segundos y un minuto para cubrir una zona pequeña. El tiempo total dependerá ya del tamaño del área que se necesita cubrir. Aplicada sobre la herida o quemadura solo hay luego que dejar en ella la capa hasta que el nuevo tejido epidérmico crezca por debajo, momento en el que puede retirarse despegándola de forma sencilla y sin causar dolor.
«Ni siquiera necesita reemplazarse», explica la CEO de Nanomedic, Chen Barak, quien resalta la importancia de que todo se hace sin dolor: «En los procedimientos convencionales los pacientes se quejan de dolor al cambiárseles los apósitos pero aquí no es necesario hacerlo y eso es crucial para el enfermo y el cuidador. Es más, una vez aplicada la capa puede volver a hacerse vida cotidiana normal teniendo plena libertad de movimientos. El paciente puede incluso ducharse al poco tiempo, a los dos o tres días del tratamiento«.
Agregaremos que el sistema permite incorporar a las nanofibras electrohiladas ingredientes bioactivos en función de la naturaleza de la herida y las necesidades del paciente: antibióticos, colágeno, silicio, hidrogel, cannabinoides…
Y todo ello, insistimos, con un dispositivo portátil que sustituye a los grandes y pesados equipos fijos de electrospinnig utilizados en los centros hospitalarios facilitando que pueda usarse en cualquier consulta e incluso ambulatoriamente de forma rápida e inmediata por médicos y sanitarios; algo muy útil en situaciones de emergencia, incendios, guerra o accidentes domésticos.
Nanomedic, empresa que ha desarrollado el dispositivo, fue fundada por la ya citada Chen Barak, doctora en Ingeniería Eléctrica y Biomedicina de 58 años que ha ejercido toda su carrera profesional en la industria de alta tecnología israelí y durante 20 años ocupó puestos ejecutivos en varias empresas del sector de aparatología médica. Y ha obtenido ya el certificado CE por lo que va a empezar a distribuirse libremente en toda Europa en la segunda mitad de este año.
«Es como un vendaje muy avanzado para heridas muy graves, quemaduras de segundo grado, heridas quirúrgicas y heridas grandes abiertas y parciales -explica su creadora- pero también permite tratar heridas crónicas y enfermedades dérmicas«.
En resumen, este dispositivo…
…es portátil, de manejo sencillo y puede usarse en cualquier consulta y ambulatoriamente.
…se aplica en menos de un minuto si la zona a tratar no es extensa y un poco más sí lo es.
…favorece la cicatrización y regeneración de la piel dañada -incluidas heridas abiertas y quemaduras- evitando el dolor y las infecciones.
…se adapta fácilmente a cualquier contorno del cuerpo.
…induce la hemostasia -contención o detención de una hemorragia- debido a su estructura nanométrica y a la cobertura efectiva del área afectada.
…al ser su estructura porosa permite el paso del oxígeno y, por tanto, la respiración celular y la regulación del nivel de humedad.
…usa un tejido bioestable y biodegradable que permite incorporar compuestos terapéuticos como medicamentos, materiales antibacterianos, cannabinoides, nanopartículas, factores de crecimiento, colágeno, etc.
…impide la penetración de microbios patógenos y, por si acaso, pueden incorporarse en ella sustancias antibacterianas.
…reduce el tiempo necesario para la cura de heridas y quemaduras.
…al ser transparente permite evaluar el estado de la herida en tiempo real sin levantar la capa haciendo innecesario cambiarla lo que evita el correspondiente dolor al paciente.
…la capa se despega con sencillez y sin dolor del área regenerada al finalizar la cura.
…es significativamente más barato que los costosos aparatos hospitalarios.
Y todo ello está avalado -eficacia terapéutica incluida- por trabajos publicados. Es el caso del que apareció en 2016 en la web de la Wound Heling Society con el título Nanomedic: The Feasibility of a Handheld Electrospinning Device for the Application of Nanofibrous Wound Dressings (Viabilidad de un dispositivo portátil de electrospinning para la aplicación de apósitos de nanofibras en heridas) cuyo primer firmante es el doctor Josef Haik del Departamento de Cirugía Plástica y Reconstructiva del Sheba Medical Canter (Israel).
En este estudio se aplicaron sobre heridas superficiales de la piel de cerdos cuatro apósitos de nanofibras poliméricas de diferente espesor comparándose luego los resultados con los obtenidos mediante un tratamiento tradicional a los 2, 7 y 14 días para lo cual se tomaron muestras de tejido a fin de hacer un completo examen histológico.
¿La conclusión? Esto es lo que se afirma en el estudio: «Hemos demostrado que este electrospinning portátil puede utilizarse con diferentes formulaciones y materiales y se puede personalizar en función de las características de la herida en las distintas etapas de curación (…) Los apósitos se adaptan de manera excelente a la topografía de la herida, no es necesario tocarlos y son un método seguro para promover la cicatrización de heridas reduciendo además la posibilidad de infecciones. La aplicación de estos apósitos de nano fibras hechos a medida permiten reducir el dolor y el trauma, hacen innecesario cambiarlos, ayuda a la cicatrización y tienen el beneficio adicional de su reducido coste». Según el profesor Haik SpinCare es casi «como un dispositivo de ciencia ficción«.
CASOS PRÁCTICOS
Obviamente aparte de los experimentos previos con animales el dispositivo se ha utilizado ya en muchas personas. Entre otros, en más de 100 pacientes controlados de centros médicos israelíes tan conocidos como el Centro Médico Sheba, el Hospital Ichilov de Tel Aviv y el Hospital Rambam de Haifa así como en varios centros europeos que colaboraron en su experimentación.
En cuanto al nivel de efectividad la web de la empresa presenta cuatro casos gráficamente documentados que sirven de ejemplos. El primer caso es el de un hombre de 58 años con antecedentes de dislipidemia y diabetes mellitus tipo 2 que fue sometido a una extirpación quirúrgica de carcinoma de células escamosas masivas que requirió un trasplante de piel. Tratada la herida con el SpinCaree el apósito nanofibroso se adhirió a ella y se despegó por sí solo cuando el tejido curó.
El segundo caso es el de una mujer de 27 años sin antecedentes médicos que llegó a Urgencias con abrasiones cutáneas en el 7% de un pie tras sufrir un accidente de moto que precisó de un trasplante de piel. Pues bien, el aparato se utilizó para regenerar la piel de la zona de la que se extrajo el tejido usado en el trasplante. Primero se limpió con una gasa empapada en epinefrina y a continuación se cubrió con el apósito nanofibroso blanco de SpinCare, apósito que de nuevo se despegó solo cuando el tejido de debajo epitelializó. La paciente no sufrió dolor ni la zona se infectó.
El tercer caso del que se da cuenta es el de un hombre obeso de 63 años con antecedentes de hipertensión que llegó al hospital con una quemadura superficial de 2º grado en la parte inferior de la pierna derecha causada por agua hirviendo. Había sido tratado durante 4 días con Silverolpeto el dolor era tan intenso que acabó acudiendo al servicio de Urgencias. La quemadura se limpió con solución salina y a continuación se le aplicó con el SpinCare un apósito de nanofibras que al igual que en los otros casos terminó desprendiéndose gradualmente. Según el paciente su dolor -determinado por la escala VAS (Escala Analógica Visual)- pasó de 5 a 3 nada más colocársele el apósito. Una semana después la curación era del 50% pasando a ser completa a los 14 días.
El cuarto caso fue el de un varón de 18 años sin antecedentes médicos que acudió a Urgencias con una quemadura superficial de 2º grado en hombro, cuello y torso producida al derramársele encima café hirviendo; tan grande que afectaba al 10% de la superficie de la piel del cuerpo. Limpiada la herida con solución salina se le aplicó de inmediato el apósito pudiéndosele dar el alta al tercer día y al irse se le explicó que podía incluso ducharse si lo consideraba necesario. Al séptimo día la curación era completa. En cuanto al apósito fue cayendo solo poco a poco al ducharse. Según el joven el nivel de dolor en la escala VAS pasó de 3 a 0 en cuanto se le aplicó el apósito.
La Dra. Alexandra Schulz, especialista en cirugía plástica que ha utilizado el dispositivo en decenas de pacientes del Departamento de Quemaduras en el Centro Médico de Colonia-Merheim (Alemania) declararía a la agencia Reuters que SpinCare es especialmente eficaz en la piel dañada superficialmente. Asegura que si bien en tales casos la piel puede recuperarse por sí sola se beneficia de la protección de SpinCare y del hecho de que puede controlarse la evolución de la herida durante la curación sin levantar el apósito. Schulz agregaría que hoy, aunque puede encontrase una amplia variedad de tratamientos con aerosol para tratar daños en la piel, desde productos muy baratos en farmacias hasta terapias celulares de alta gama a que cuestan miles de dólares, ninguno tiene la calidad y características del SpinCare.
OTRAS APLICACIONES BIOMÉDICAS
Terminamos indicando que en el ámbito de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa los dispositivos de electrospinning para aplicaciones médicas se utilizan ya para fabricar materiales y estructuras que imitan la matriz extracelular interna de piel, tendones, huesos, cartílagos de vasos sanguíneos y otros tejidos proporcionando las condiciones óptimas para el recrecimiento de células y reparación de los dañados. Nanofibras adaptables al poder modificarse el diámetro y tamaño de sus poros así como su alineación, algo especialmente útil como soporte neo-tisular.
Además, pueden utilizarse para administrar principios activos terapéuticos incorporándolos a los polímeros o encapsulándolos a fin de liberarlos luego bien de golpe, bien de forma sostenida. Incluso permite su liberación en respuesta solo a un estímulo externo; por ejemplo, al pH, la temperatura, un ultrasonido… Algo interesante porque la encapsulación de principios bioactivos o ingredientes farmacéuticos mediante electrospinning impide la degradación del entorno al no interactuar con él.
Un grupo de investigadores de la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Toledo de Ohio (EEUU) coordinado por la doctora Rajan Sharma Bhattarai publicó a comienzos de este año -2019- en Pharmaceutics un trabajo titulado Biomedical Applications of Electrospun Nanofibers: Drug and Nanoparticle Delivery (Aplicaciones biomédicas de las nanofibras electrohiladas: administración de fármacos y nanopartículas) en el que se señala: «La solución polimérica puede ser acuosa, una masa fundida polimérica o una emulsión que, a su vez, conduce a diferentes tipos de formación de nanofibras. Las propiedades de la nano fibra también pueden modificarse mediante la inversión de polaridad y variando el diseño del colector. El resto activo se incorpora a las fibras poliméricas mediante mezcla, modificación de la superficie o formación de emulsión. Y las nanofibras pueden modificarse aún más para administrar múltiples medicamentos permitiendo el recubrimiento multicapa la liberación sostenida del resto activo incorporado«.
El trabajo detalla posteriormente los distintos productos que a través de las nanofibras electrohiladas pueden usarse para la administración de medicamentos:
–Vitaminas, antiinflamatorios no esteroideos (AINEs) y productos naturales. El sistema de administración transdérmica permite incorporar los medicamentos -local o sistémicamente- a través de la piel. Es adecuado sobre todo para los medicamentos que no pueden tomarse por vía oral por degradación del tracto gastrointestinal.
–Antibióticos, agentes antibacterianos y vendajes para heridas. En los últimos años los antibióticos y los agentes antibacterianos han sido las moléculas farmacológicas más comunes en ser encapsuladas utilizando diferentes polímeros y sus combinaciones como vehículos de entrega.
–Agentes anticancerígenos como la doxorrubicina, el paclitaxel, el cisplatino y el dicloroacetato se han incorporado ya a fibras electrohiladas con polímeros para quimioterapia postoperatoria.
-El ADN, el ARN, proteínas y factores de crecimiento son también algunos de los materiales bioactivos más cargados en las fibras electrohiladas.
Los recubrimientos inteligentes en dispositivos médicos como stents, válvulas cardíacas, implantes óseos y otros son también campos en los que los dispositivos de electrospinning para aplicaciones médicas brindan grandes ventajas en comparación con las técnicas de recubrimiento convencionales.
Ahora bien, cuántos de estos usos podrán hacerse a través del SpinCare es aún una incógnita.
Elena Santos
Fuente; Revista Discovery Salud. Número 228 – Julio-Agosto 2019
23/10/2022