Las úlceras del pie diabético pueden tardar hasta 150 días en sanar. Un equipo de ingeniería biomédica quiere reducirlo a 21 días.
Allison Mills, Universidad Tecnológica de Michigan
Están planeando reducir el tiempo de curación amplificando lo que el cuerpo ya hace naturalmente: construir capas de tejido nuevo bombeado por óxido nítrico. En los pacientes con diabetes, la disminución en la producción de óxido nítrico disminuye el poder curativo de las células de la piel , y los Centros para el Control de Enfermedades informan que el 15 por ciento de los estadounidenses que viven con diabetes tipo 2 luchan contra las úlceras del pie que son difíciles de curar. Sin embargo, simplemente bombear óxido nítrico no es necesariamente mejor. El plan a largo plazo de los investigadores de la Universidad Tecnológica de Michigan es crear vendas infundidas con óxido nítrico que ajusten la liberación química según las condiciones de la célula.
Para hacer eso, los investigadores primero tienen que averiguar qué sucede con el óxido nítrico en las células de la piel. La evaluación del óxido nítrico en condiciones diabéticas y normales en células de fibroblastos dérmicos humanos es el tema central del último artículo del equipo, publicado esta semana en Ciencias Médicas .
Sinfonía de complejidad mediada por células
Megan Frost es la presidenta interina del Departamento de Kinesiología y Fisiología Integrativa, así como profesora asociada de ingeniería biomédica y profesora asociada afiliada de ciencia e ingeniería de materiales. Dirige un laboratorio de biomateriales poliméricos en Michigan Tech, donde trabaja en tecnología de liberación de óxido nítrico.
«El óxido nítrico es un poderoso químico curativo, pero no está destinado a ser de mano dura», dice Frost. «Estamos viendo los perfiles de células sanas y diabéticas para encontrar una forma más matizada de recuperar la función de la herida».
A medida que la herida sana, intervienen tres tipos de células cutáneas. Los macrófagos son los primeros en responder, y las células más estudiadas, que llegan dentro de las 24 horas del daño. A continuación, llegan los fibroblastos, que son como los ingenieros del cuerpo. Ayudan a establecer la matriz extracelular que hace posible que las siguientes células, los queratinocitos, realicen el levantamiento pesado y la reconstrucción.
«La curación de heridas es una sinfonía de eventos compleja, mediada por células, que avanza a través de una serie de etapas previsibles y superpuestas», escriben Frost y su equipo en su artículo de Ciencias Médicas . Cuando alguna parte de esa orquesta está desafinada, todo el proceso fracasa. Los fibroblastos, que no son tan estudiados como los macrófagos en el proceso de curación, son un instrumento clave, y estudios anteriores han demostrado que su respuesta tardía en pacientes con diabetes puede ser un factor importante en el lento tiempo de curación.
El óxido nítrico vs nitrito
Ahí es donde interviene el óxido nítrico, una especie de metrónomo químico para que el proceso vuelva al ritmo correcto. Pero la orquesta dérmica del cuerpo no es tan simple, así como tocar un metrónomo cada vez más fuerte no necesariamente hará que el ritmo de un músico mejore, inundar una herida con óxido nítrico no es una cura para todos.
«El enfoque anterior es agregar óxido nítrico y sentarse para ver si funciona», dice Frost. «Lo que estamos descubriendo es que no basta con aplicar y salir; tenemos que estar al tanto de la cantidad de óxido nítrico que realmente se necesita».
Un gran problema que Frost y su equipo abordan es cómo se mide el óxido nítrico en primer lugar. La práctica actual sustituye la medición de nitrito por óxido nítrico, un interruptor engañoso, dice Frost, porque el nitrito es un subproducto sin firma de tiempo. Si bien el nitrito estable es más fácil de medir, por sí solo no puede transmitir el estado de curación en tiempo real como lo pueden hacer los niveles de óxido nítrico.
Entonces, el laboratorio de Frost construyó un dispositivo de medición de óxido nítrico para su estudio a mano. Eso crea un desafío ya que significa que tomar mediciones es mucho más difícil, lo que limita el tamaño del conjunto de datos, pero Frost tiene un acuerdo con Zysense LLC para agilizar el proceso de construcción y producir dispositivos comerciales de medición de óxido nítrico que mejoren la investigación de química celular.
Próximos pasos
La colaboración es una parte clave del proceso de diseño de ingeniería. Para construir un vendaje de óxido nítrico con poder curativo personalizado, el equipo planea trabajar junto con el Sistema de Salud UP Portage para recolectar muestras de células de pacientes locales. Al expandir sus muestras de células y aplicar la tecnología a pacientes del mundo real, el equipo continuará ampliando su base de datos mientras profundiza su conocimiento sobre los mecanismos de óxido nítrico.
En unos pocos años, planean tener un prototipo de vendaje que funcione, uno que deje de lado los proxies de nitrito y los depósitos de óxido nítrico. En cambio, los pacientes que tienen úlceras en el pie diabético verán una luz al final del túnel mucho antes de medio año o más: el vendaje liberador de óxido nítrico podría ayudar a curar una de las enfermedades más difíciles en menos de un mes.
Más información: Estudio de investigación sobre la producción de óxido nítrico en células de fibroblastos dérmicos humanos en condiciones normales y de glucosa alta . Sci. 2018, 6 (4), 99; DOI: 10.3390 / medsci6040099
Proporcionado por: Michigan Technological University
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