La lucha contra el infarto de miocardio con catéteres de balón recubiertos de fármaco
Un stent en un catéter de balón recubierto de fármaco. Crédito: InnoRA GmbH
En Alemania, casi 6 millones de personas padecen enfermedades coronarias. La enfermedad es causada por depósitos de calcio que constriñen las arterias coronarias. Los médicos generalmente usan un stent para ensanchar el camino angosto. Sin embargo, el vaso sanguíneo a menudo se contrae aún más, lo que requiere más intervenciones. Por esta razón, un catéter con balón recubierto de fármaco que se inserta en la cirugía cardíaca mínimamente invasiva sirve cada vez más como reemplazo del arriesgado tratamiento con stent. En la práctica actual, los globos a menudo se recubren manualmente. Un nuevo dispositivo está destinado a automatizar este procedimiento que requiere mucho tiempo. Junto con empresas asociadas, un equipo del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Producción y Tecnología de Diseño IPK está desarrollando un prototipo de dicho dispositivo.
La dificultad para respirar y el dolor torácico agudo pueden ser signos de enfermedad cardíaca coronaria (CHD, por sus siglas en inglés). Si no se trata, puede tener consecuencias graves, incluido un infarto de miocardio. Causada por los depósitos de calcio en el revestimiento interno de las arterias, la cardiopatía coronaria es una de las principales causas de muerte entre los adultos. Esta acumulación provoca el bloqueo de las venas y el corazón ya no recibe un suministro suficiente de oxígeno.
Los médicos amplían las vías restringidas para permitir que la sangre vuelva a tener un flujo sin restricciones. Para lograr esto, insertan un catéter con globo con un soporte de plástico, es decir, un «stent», en la arteria constreñida. Cuando se infla el catéter con globo, el stent se expande, expandiendo así la estenosis. El problema es que, en el transcurso de unos meses, el tejido alrededor del stent puede volver a crecer dentro del vaso sanguíneo. Esto conduce a una mayor constricción llamada reestenosis. Este riesgo ha llevado a los médicos a favorecer cada vez más un procedimiento alternativo en el que no se dejan objetos extraños en las arterias dañadas: los catéteres con balón recubiertos con inmunosupresores y fármacos citostáticos se expanden y hacen que el vaso se dilate mecánicamente. Las sustancias activas que se inyectan así en el vaso pueden inhibir la reestenosis, es decir, el aumento del crecimiento de las células del tejido debido a la tensión mecánica, evitando que el vaso se vuelva a cerrar. Las sustancias se transportan a través de la superficie del balón directamente sobre y dentro de las paredes arteriales.
En la actualidad, el recubrimiento de los catéteres con medicamentos, especialmente con los especialmente avanzados, a menudo se realiza manualmente por trabajadores calificados. Este proceso requiere mucho tiempo y es propenso a errores. El procedimiento es muy específico y los especialistas con la experiencia adecuada son pocos y distantes entre sí.
Proceso de seguridad a través de la automatización
Por esta razón, un equipo de Fraunhofer IPK está investigando cómo el laborioso proceso de revestimiento de catéteres con balón podría automatizarse. En el proyecto conjunto «HelikoRecubrimiento automatizado y seguro de catéteres de globo con sustancias activas» financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF), se está desarrollando un prototipo de máquina de recubrimiento automatizado. Los científicos cooperan estrechamente con InnoRa GmbH, una escisión de Charit de Berlín, y Organical CAD/CAM GmbH. InnoRa ha desarrollado y patentado numerosos procedimientos de recubrimiento, Organical está desarrollando el sistema de máquina para el sistema de recubrimiento automatizado con el fin de permitir la producción en serie de catéteres con balón. El objetivo del proyecto es reducir la tasa de rechazo, aumentar significativamente el volumen de ventas de balones y garantizar la seguridad del proceso.
Esta no es una tarea trivial, ya que los cristales microscópicos del medicamento deben apuntar idealmente hacia el exterior en la misma dirección. Esta es la única forma en que la sustancia activa puede penetrar en las paredes celulares de forma rápida y eficaz. El grosor del recubrimiento y la composición de la superficie del recubrimiento juegan un papel clave en el éxito del proceso. «Los catéteres con balón deben llevar el medicamento inmediatamente a la pared de la arteria. Este proceso no debe durar más de un minuto para evitar que el suministro de oxígeno al corazón se interrumpa demasiado tiempo. Por esta razón, es posible que la superficie no esté demasiado suave: una conformación vectorial de los cristales asegura una transferencia más óptima de la sustancia activa», dice Gregor Drre, investigador de Fraunhofer IPK. Al mismo tiempo, la estructura deseada de los cristales da como resultado que la medicación tenga un efecto prolongado en la pared arterial. Una vez que se ha liberado el fármaco, el catéter con globo se desinfla y luego se retira.
Membrana frágilProceso de recubrimiento difícil
Numerosos factores como la cinemática, la cantidad de presión aplicada, la velocidad del recubrimiento, la duración del recubrimiento y la velocidad de rotación afectan la estructura cristalina y, por lo tanto, la construcción de la máquina de recubrimiento automático. «El globo del catéter es una membrana frágil y excepcionalmente delgada que debe recubrirse en su estado expandido. Eso es increíblemente difícil. El más mínimo error puede provocar roturas en las membranas que tienen solo 2080 micrómetros de espesor», dice Annika Brehmer, biotecnología. especialista y colega de Gregor Drre. La construcción de la unidad de recubrimiento es igualmente desafiante, una tarea que se le ha encomendado al Fraunhofer IPK.
Para lograr la conformación deseada para la cristalización de la solución en la membrana del globo, las condiciones de cristalización deben controlarse con precisión durante el proceso de recubrimiento. Para ello, hay dos motores que hacen girar el filamento sobre el que se estira el globo para asegurar que se recubre uniformemente. El cabezal de recubrimiento se coloca en relación con la membrana del globo. A continuación, el proceso de recubrimiento tiene lugar de manera secuencial con el globo girando y el cabezal de recubrimiento cambiando simultáneamente de una tira a otra. Un dispositivo integrado de medición de superficie óptica de alta resolución se hace cargo del control de calidad al medir constantemente el espesor del recubrimiento. El procedimiento de recubrimiento suele durar entre tres y cinco minutos.
El rendimiento puede aumentar drásticamente en comparación con el procedimiento manual, sin mencionar los beneficios adicionales de la seguridad del proceso y el control de calidad con el dispositivo de medición. Los investigadores están trabajando actualmente en la optimización del prototipo. En un momento posterior, la eficacia de los balones se probará en estudios in vivo. La máquina de recubrimiento automatizada debería estar lista para el mercado a principios de 2023.
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Los investigadores investigan las diferencias en los recubrimientos de los catéteres con balón recubiertos con medicamentos Proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft Cita: Lucha contra el infarto de miocardio con catéteres con balón recubiertos de fármaco (2021, 1 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-myocardial-infarction-drug-coated-balloon-catheters.html Este documento está sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.