Estudian material utilizado en vÀlvulas cardiacas
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EL UNIVERSAL Viernes 19 de febrero de 2 0 16 CULTURA E15 PROYECTO UNAM Texto: Fernando Guzmán Aguilar [email protected] Conferencia sobre fascismo y violencia El Centro de Investigaciones sobre América del Norte invita a la conferencia “Del fascinante fascismo a la fascinante violencia: necropolítica, psicopolítica y mercado gore”, que impartirá la doctora Sayak Valencia, de El Colegio de la Frontera Norte, hoy viernes 19 de febrero, a las 17:00 horas, en la Casa Uni- versitaria del Libro (Orizaba 24, colonia Roma Norte). ESPECIAL Fabrican topógrafo corneal más económico Un topógrafo corneal con igual o mayor precisión de medición —y even- tualmente más económico— que los comerciales que se usan en las clí- nicas especializadas es fabricado por Manuel Campos García y sus co- laboradores del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET). Según su grado de sofisticación y marca, artefactos como éste, que sirven para detectar queratono —enfermedad que afecta la estructura de la córnea— y son útiles en trasplantes y cirugías oculares, llegan a costar entre 200 mil y más de un millón de pesos. Membranas para descontaminar aguas residuales A partir de óxidos de zinc y de ti- tanio, materiales poco costosos e inocuos para el ser humano y el ambiente, científicos del Instituto de Física crearon unas membranas transparentes que en pruebas ex- perimentales han demostrado ser muy eficientes para descontami- nar aguas residuales. En dos prue- bas preliminares en aguas reales, estas membranas duraron cerca de dos horas y retuvieron muchos ele- mentos causantes de contamina- ción. En un futuro podrían servir como filtros de descontaminación hídrica urbana en drenajes pluvia- les y habitacionales. CORTESÍA UNAM Estudian material utilizado en válvulas cardiacas El objetivo es alargar la durabilidad del pericardio bovino y evitar la calcificación que afecta el flujo sanguíneo E l único sistema para evaluar el compor- tamiento micro y macromecánico de materiales suaves y de tejido biológico está en la UNAM. Se trata de un sistema optomecánico diseñado por Francisco Sánchez Arévalo, del Instituto de Inves- tigaciones en Materiales (IIM), para es- tudiar la resistencia del pericardio bo- vino, tejido con que se fabrican válvulas cardiacas en el Instituto Nacional de Cardiología; y, tam- bién, para evaluar las propiedades mecánicas de membranas poliméricas y de otros tejidos bioló- gicos, como cartílago, tendón y piel. “Con una máquina convencional, cuya capa- cidad de carga es del orden de dos toneladas y media, no se podría estirar algo tan delicado”, apunta Sánchez Arévalo. El pericardio bovino es el saco que cubre el co- razón del bovino; se considera un material com- plejo, ya que está constituido principalmente por elastina y fibras de colágeno. Antes de utilizarse en la fabricación de una válvula cardiaca, pasa por un proceso químico para fijar el tejido y evitar su descomposición: se le pone glutaraldehído. Este agente químico ocasiona un entrecruza- miento de las cadenas de colágeno, con lo cual se modifican las propiedades mecánicas de éste. La edad y la alimentación del bovino son otros fac- tores que repercuten en el comportamiento me- cánico del material. Las ventajas de una bioprótesis fabricada con pericardio bovino son dos: su hemodinámica es similar a la de una válvula cardiaca original y su usuario podría prescindir de los anticoagulantes. Su desventaja es que hay que reemplazarla, en promedio, a los 10 años. Por eso, los candidatos a usarla son personas de edad avanzada. Sánchez Arévalo, coautor de este sistema op- tomecánico, somete a pruebas mecánicas el pe- ricardio bovino para conocer mejor su compor- tamiento y encontrar en el futuro una forma de alargar su durabilidad. Probador mecánico “Este sistema está compuesto por un probador mecánico que es controlado por una computa- dora: en él se pone la muestra de pericardio bo- vino para someterla a una carga uniaxial y medir parámetros de tiempo, fuerza y desplazamiento. Así se observa cómo se van rompiendo las fibras, aunque no todas de manera simultánea. Una cá- mara digital acoplada a un microscopio óptico se sincroniza con el probador mecánico para to- mar imágenes de la superficie de la muestra que se va deformando a distintos niveles de fuerza durante el ensayo de tracción uniaxial. Con la secuencia de imágenes digitales se obtienen campos vectoriales de desplazamiento y, pos- teriormente, las deformaciones en el plano”, ex- plica el investigador. Cuenta, además, con otra técnica óptica no in- trusiva, mediante la cual se hace incidir un láser (532 nanómetros) sobre la muestra de pericardio bovino que, al ser teñida previamente con roda- mina 6-G, también emite, en otra longitud de on- da, luz con características relacionadas con la es- tructura del tejido, luz que es capturada en un es- p ec trómetro. Esta prueba adicional —que es una aportación de Natanael Cuando Espitia y Juan Hernández Cordero, actual secretario académico del IIM— permite observar cómo el espectro de la luz emi- tida cambia con la elongación de la muestra del tejido, de modo que se pueden correlacionar los datos micro y macro que uno y otra aportan para conocer mejor su comportamiento mecánico. Resultados De acuerdo con Sánchez Arévalo, se ha observado que hay zonas del saco del corazón que tienen mayor densidad de fibras de colágeno. Visto como una figura geométrica, la única parte útil es la me- dial, ya que, sometida a ensayos de tracción, pre- senta un comportamiento mecánico tipo elastó- mero con menor variabilidad. Al inicio, con cargas pequeñas, se deforma bastante: las fibras se ali- nean en dirección de la carga. Una vez alineadas, el comportamiento tiende a ser lineal. Al alcanzar un valor crítico con el aumento de carga, algunas fibras de colágeno empiezan a fallar. La parte del ápice, la puntita del corazón, tiene un comportamiento distinto, ya que es una zona más fibrosa. Y arriba, donde se conecta con las arterias, hay problemas con la disposición y den- sidad de las fibras, por lo que el comportamiento mecánico del pericardio bovino en esas dos zonas presentará una variabilidad importante respecto a la zona medial. “Precisamente, la parte medial del pericardio bovino es la que se usa para fabricar no sólo vál- vulas cardiacas, sino también parches en el pe- ritoneo cuando hay lesión por alguna hernia. En Italia, Estados Unidos, Inglaterra y Australia se hacen pruebas no sólo con pericardio de bovino, sino también de equino e incluso de avestruz. La meta es encontrar un material que dure más y tenga menor variabilidad, y, por lo tanto, prolon- gue la vida útil de las válvulas cardiacas.” Meta Sánchez Arévalo y sus colegas también tienen en la mira esta meta. Para ello tratan de determinar qué agente entrecruzante es el más conveniente para que el pericardio bovino tenga un mayor tiempo de vida dentro del cuerpo humano. Hay varios agentes entrecruzantes: formalde- hído, glutaraldehído... En el IIM se trabaja con uno de origen natural llamado genipin, pero, de mo- mento, se experimenta en polímeros. “Se estudia el comportamiento del entrecru- zante genipin para saber si es mejor que el glu- taraldehído. El objetivo es que las válvulas cardia- cas fabricadas con pericardio bovino conserven una propiedad llamada módulo de elasticidad que, según la ley de Hooke, es un valor que debe permanecer constante en los materiales. Se es- pera alargar la durabilidad del pericardio bovino y evitar la calcificación, que lo vuelve más rígido e impide la apertura y el cierre adecuados de la válvula cardiaca, ocasionando perturbaciones en el flujo sanguíneo.” Una meta a largo plazo es monitorear, con la técnica de láser aleatorio, el desempeño de una válvula cardiaca in situ. Se podría desarrollar un dispositivo que pueda viajar a través de un catéter para medir, a partir de los cambios espectrales que ocurren cuando se irradia el tejido, el desempeño de la bioprótesis en el paciente y determinar si el pericardio bovino presenta daño acumulado por fatiga en su estructura o daño por los efectos de la calcificación que alterarían la apertura y el cie- rre de la válvula cardiaca. “¿Qué falta para trabajar en esta vertiente? Más interacción con la parte clínica que nos permita conocer el tipo de dispositivo que usan los mé- dicos para monitorear las válvulas cardiacas fa- bricadas con pericardio bovino y, posteriormente, miniaturizar la tecnología del láser aleatorio para que pueda viajar dentro del cuerpo humano”, in- dica el investigador. Los otros coautores del sistema optomecánico son Juan Hernández Cordero, Natanael Cuando Espitia y J. Celso Briones. La alumna de doctorado Itzel Marisol Garnica Palafox desarrolla una se- gunda versión del prototipo que involucra cargas biaxiales. También ha sido clave la labor del in- geniero Fernando Molina y de Miguel Díaz y Mi- guel Pineda, quienes hicieron piezas para el en- samblaje del sistema. b ESPECIAL Las válvulas cardiacas se encuentran en los conductos de salida de las cuatro cavidades del corazón, donde cumplen la función de impedir que la sangre fluya en sentido contrario. “En Italia, Estados Unidos, Inglaterra y Australia se hacen pruebas no sólo con pericardio de bovino, sino también de equino e incluso de avestruz. La meta es encontrar un material que dure más y tenga menor variabilidad, y, por lo tanto, prolongue la vida útil de las válvulas cardiacas” FRANCISCO SÁNCHEZ ARÉVALO Investigador del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM
Transcript of Estudian material utilizado en vÀlvulas cardiacas
EL UNIVERSAL Viernes 19 de febrero de 2 0 16 CULTURA E15
PROYECTO UNAM Texto: Fernando Guzmán Aguilara l a z u l @h o t m a i l.c o m
Conferencia sobre fascismo y violenciaEl Centro de Investigaciones sobre América del Norte invita a la conferencia“Del fascinante fascismo a la fascinante violencia: necropolítica, psicopolíticay mercado gore”, que impartirá la doctora Sayak Valencia, de El Colegio dela Frontera Norte, hoy viernes 19 de febrero, a las 17:00 horas, en la Casa Uni-versitaria del Libro (Orizaba 24, colonia Roma Norte).
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C I A L
Fabrican topógrafo corneal máse co n ó m i coUn topógrafo corneal con igual o mayor precisión de medición —y even-tualmente más económico— que los comerciales que se usan en las clí-nicas especializadas es fabricado por Manuel Campos García y sus co-laboradores del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico(CCADET). Según su grado de sofisticación y marca, artefactos como éste,que sirven para detectar queratono —enfermedad que afecta la estructurade la córnea—y son útiles en trasplantes y cirugías oculares, llegan a costarentre 200 mil y más de un millón de pesos.
Membranas parad esco nta m i na raguas residualesA partir de óxidos de zinc y de ti-tanio, materiales poco costosos einocuos para el ser humano y elambiente, científicos del Institutode Física crearon unas membranastransparentes que en pruebas ex-perimentales han demostrado sermuy eficientes para descontami-nar aguas residuales. En dos prue-bas preliminares en aguas reales,estas membranas duraron cerca dedos horas y retuvieron muchos ele-mentos causantes de contamina-ción. En un futuro podrían servircomo filtros de descontaminaciónhídrica urbana en drenajes pluvia-les y habitacionales.
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Estudian material utilizadoen válvulas cardiacasEl objetivo es alargarla durabilidad delpericardio bovino yevitar la calcificación queafecta el flujo sanguíneo
El único sistema para evaluar el compor-tamiento micro y macromecánico demateriales suaves y de tejido biológicoestá en la UNAM. Se trata de un sistemaoptomecánico diseñado por FranciscoSánchez Arévalo, del Instituto de Inves-tigaciones en Materiales (IIM), para es-tudiar la resistencia del pericardio bo-
vino, tejido con que se fabrican válvulas cardiacasen el Instituto Nacional de Cardiología; y, tam-bién, para evaluar las propiedades mecánicas demembranas poliméricas y de otros tejidos bioló-gicos, como cartílago, tendón y piel.
“Con una máquina convencional, cuya capa-cidad de carga es del orden de dos toneladas ymedia, no se podría estirar algo tan delicado”,apunta Sánchez Arévalo.
El pericardio bovino es el saco que cubre el co-razón del bovino; se considera un material com-plejo, ya que está constituido principalmente porelastina y fibras de colágeno. Antes de utilizarseen la fabricación de una válvula cardiaca, pasa porun proceso químico para fijar el tejido y evitar sudescomposición: se le pone glutaraldehído.
Este agente químico ocasiona un entrecruza-miento de las cadenas de colágeno, con lo cual semodifican las propiedades mecánicas de éste. Laedad y la alimentación del bovino son otros fac-tores que repercuten en el comportamiento me-cánico del material.
Las ventajas de una bioprótesis fabricada conpericardio bovino son dos: su hemodinámica essimilar a la de una válvula cardiaca original y suusuario podría prescindir de los anticoagulantes.Su desventaja es que hay que reemplazarla, enpromedio, a los 10 años. Por eso, los candidatos ausarla son personas de edad avanzada.
Sánchez Arévalo, coautor de este sistema op-tomecánico, somete a pruebas mecánicas el pe-ricardio bovino para conocer mejor su compor-tamiento y encontrar en el futuro una forma dealargar su durabilidad.
Probador mecánico“Este sistema está compuesto por un probadormecánico que es controlado por una computa-dora: en él se pone la muestra de pericardio bo-vino para someterla a una carga uniaxial y medirparámetros de tiempo, fuerza y desplazamiento.Así se observa cómo se van rompiendo las fibras,aunque no todas de manera simultánea. Una cá-mara digital acoplada a un microscopio ópticose sincroniza con el probador mecánico para to-mar imágenes de la superficie de la muestra quese va deformando a distintos niveles de fuerzadurante el ensayo de tracción uniaxial. Con lasecuencia de imágenes digitales se obtienencampos vectoriales de desplazamiento y, pos-teriormente, las deformaciones en el plano”, ex-plica el investigador.
Cuenta, además, con otra técnica óptica no in-trusiva, mediante la cual se hace incidir un láser(532 nanómetros) sobre la muestra de pericardiobovino que, al ser teñida previamente con roda-mina 6-G, también emite, en otra longitud de on-da, luz con características relacionadas con la es-tructura del tejido, luz que es capturada en un es-p ec trómetro.
Esta prueba adicional —que es una aportaciónde Natanael Cuando Espitia y Juan HernándezCordero, actual secretario académico del IIM—permite observar cómo el espectro de la luz emi-tida cambia con la elongación de la muestra deltejido, de modo que se pueden correlacionar losdatos micro y macro que uno y otra aportan paraconocer mejor su comportamiento mecánico.
Res u lta d osDe acuerdo con Sánchez Arévalo, se ha observadoque hay zonas del saco del corazón que tienenmayor densidad de fibras de colágeno. Visto comouna figura geométrica, la única parte útil es la me-dial, ya que, sometida a ensayos de tracción, pre-
senta un comportamiento mecánico tipo elastó-mero con menor variabilidad. Al inicio, con cargaspequeñas, se deforma bastante: las fibras se ali-nean en dirección de la carga. Una vez alineadas,el comportamiento tiende a ser lineal. Al alcanzarun valor crítico con el aumento de carga, algunasfibras de colágeno empiezan a fallar.
La parte del ápice, la puntita del corazón, tieneun comportamiento distinto, ya que es una zonamás fibrosa. Y arriba, donde se conecta con lasarterias, hay problemas con la disposición y den-sidad de las fibras, por lo que el comportamientomecánico del pericardio bovino en esas dos zonaspresentará una variabilidad importante respectoa la zona medial.
“Precisamente, la parte medial del pericardiobovino es la que se usa para fabricar no sólo vál-vulas cardiacas, sino también parches en el pe-ritoneo cuando hay lesión por alguna hernia. EnItalia, Estados Unidos, Inglaterra y Australia sehacen pruebas no sólo con pericardio de bovino,sino también de equino e incluso de avestruz. Lameta es encontrar un material que dure más ytenga menor variabilidad, y, por lo tanto, prolon-gue la vida útil de las válvulas cardiacas.”
M etaSánchez Arévalo y sus colegas también tienen enla mira esta meta. Para ello tratan de determinarqué agente entrecruzante es el más convenientepara que el pericardio bovino tenga un mayortiempo de vida dentro del cuerpo humano.
Hay varios agentes entrecruzantes: formalde-hído, glutaraldehído... En el IIM se trabaja con unode origen natural llamado genipin, pero, de mo-mento, se experimenta en polímeros.
“Se estudia el comportamiento del entrecru-zante genipin para saber si es mejor que el glu-
taraldehído. El objetivo es que las válvulas cardia-cas fabricadas con pericardio bovino conservenuna propiedad llamada módulo de elasticidadque, según la ley de Hooke, es un valor que debepermanecer constante en los materiales. Se es-pera alargar la durabilidad del pericardio bovinoy evitar la calcificación, que lo vuelve más rígidoe impide la apertura y el cierre adecuados de laválvula cardiaca, ocasionando perturbaciones enel flujo sanguíneo.”
Una meta a largo plazo es monitorear, con latécnica de láser aleatorio, el desempeño de unaválvula cardiaca in situ. Se podría desarrollar undispositivo que pueda viajar a través de un catéterpara medir, a partir de los cambios espectrales queocurren cuando se irradia el tejido, el desempeñode la bioprótesis en el paciente y determinar si elpericardio bovino presenta daño acumulado porfatiga en su estructura o daño por los efectos dela calcificación que alterarían la apertura y el cie-rre de la válvula cardiaca.
“¿Qué falta para trabajar en esta vertiente? Másinteracción con la parte clínica que nos permitaconocer el tipo de dispositivo que usan los mé-dicos para monitorear las válvulas cardiacas fa-bricadas con pericardio bovino y, posteriormente,miniaturizar la tecnología del láser aleatorio paraque pueda viajar dentro del cuerpo humano”, in-dica el investigador.
Los otros coautores del sistema optomecánicoson Juan Hernández Cordero, Natanael CuandoEspitia y J. Celso Briones. La alumna de doctoradoItzel Marisol Garnica Palafox desarrolla una se-gunda versión del prototipo que involucra cargasbiaxiales. También ha sido clave la labor del in-geniero Fernando Molina y de Miguel Díaz y Mi-guel Pineda, quienes hicieron piezas para el en-samblaje del sistema. b
E S P E
C I A L
Las válvulas cardiacas se encuentran en los conductos de salida de las cuatro cavidades del corazón, donde cumplen la función de impedir que lasangre fluya en sentido contrario.
“En Italia, Estados Unidos,Inglaterra y Australia se hacenpruebas no sólo con pericardiode bovino, sino también deequino e incluso de avestruz.La meta es encontrar un materialque dure más y tenga menorvariabilidad, y, por lo tanto,prolongue la vida útil de lasválvulas cardiacas”FRANCISCO SÁNCHEZ ARÉVALOInvestigador del Instituto de Investigacionesen Materiales de la UNAM
