Profesores de la UAM crean dispositivo para pacientes con insuficiencia respiratoria

Tlalpan, Ciudad de México, México, América.- Científicos de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) trabajan en el diseño y construcción de un prototipo de concentrador portátil automatizado para pacientes con insuficiencia respiratoria crónica, que supere a los ya existentes en eficiencia y facilidad de uso, informó el doctor Joaquín Azpiroz Leehan, coordinador del comité científico del Centro Nacional de Investigación en Imagenología e Instrumentación Médica (CI3M), ubicado en la Unidad Iztapalapa de la Casa abierta al tiempo.

El también especialista del Departamento de Ingeniería Eléctrica de esa sede académica sostuvo que el dispositivo busca ofrecer tratamiento a personas hospitalizadas, en atención ambulatoria, en su domicilio o en actividades laborales o de tiempo libre, con el propósito de favorecer su autonomía y recuperación de algún episodio agudo.

La propuesta del concentrador es del doctor en Ciencias Aplicadas por la Universidad de Sussex, Fernando Prieto Hernández –ex jefe del Área de Ingeniería Biomédica y del citado Departamento– quien decidió colaborar en este proyecto con el CI3M.

El manejo médico del oxígeno comenzó de manera irregular y poco científica hace más de un siglo, pero en los últimos 70 años se ha obtenido por medio de técnicas que separan los componentes del aire: 78 por ciento, nitrógeno; 21 por ciento, oxígeno, y uno por ciento, argón, y otros gases, explicó.

El principal proceso para la producción de esos compuestos de utilización industrial y medicinal a gran escala ha sido la destilación fraccionada del aire líquido, aunque en décadas recientes se introdujo y perfeccionó su separación por adsorción del nitrógeno para industrializar oxígeno en escalas mediana y pequeña.

El desarrollo de concentradores de oxígeno portátiles para su operación clínica fue muy rápido en las últimas cinco décadas y ha sido en ésta que surgió el diseñado por el grupo de investigadores, en el que también participan los ingenieros Moisés Jaysen Cruz Cordero y Donaldo Cruz Garrido, ex alumnos de la UAM, así como el doctor Emilio Sacristán Rock, coordinador del CI3M.

Un aparato de este tipo es requerido por aquellos que –en un ambiente normal– tienen dificultades para alcanzar los niveles óptimos de oxígeno en la sangre que el organismo exige. Aunque el sistema respiratorio está bien diseñado, por diversas causas hay quienes lo necesitan en forma suplementaria, tanto para éste como en cuanto al dióxido de carbono.

El CO2 debe eliminarse, pero no del todo, porque es muy importante para mantener el Ph de sangre y líquidos corporales, pues de lo contrario esos indicadores se harían muy alcalinos y, con las enfermedades respiratorias, el CO2 se acumula y los líquidos se vuelven ácidos.

Sin embargo, “nuestra preocupación es el oxígeno, al ser indispensable para el paso final de la respiración celular que consiste en descomponer los de índole orgánica, sobre todo hidratos de carbono”, lo cual tiene que hacerse de manera moderada y regulada para que haya energía durante los procesos del organismo.

La mayor parte de la gente que precisa de ese elemento extra padece EPOC, Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica, que se relaciona con enfisema pulmonar, bronquitis crónica o asma, entre otras, que atacan de manera prolongada y que, si bien no pueden curarse, es posible mejorar las condiciones para llevar oxígeno a la sangre y desde ahí a todas las células.

De este universo de pacientes, los que más interesan son los crónicos que viven confinados sin poder salir de casa ni moverse mucho para no consumir oxígeno y que, en el mundo, sumarían mil millones en ese estado físico.

Los concentradores de oxígeno de uso clínico existen en el mercado desde hace 50 o 70 años y para obtenerlo concentrado, el método que primero se ideó consistió en separar los componentes del aire por medio de la destilación fraccionada del aire líquido y que fue inventado por un alemán de apellido Linde; en México están las empresas Linde e INFRA.

Dicha técnica es muy costosa y requiere plantas muy grandes, además de envasarlo en cilindros o en tanques criogénicos para empleo en hospitales o en hogares, por lo que están limitados a quienes deben estar quietos, pero “nosotros queremos crear uno portátil”.

El centro productivo del concentrador que desarrollan son las columnas de adsorción, que consisten en recipientes de zeolitas con bajo contenido de silicio y que, una vez en polvo, se aglutinan mediante caolinita para formar esférulas de una fracción de milímetro y perlas o bastoncillos algo mayores.

La adsorción causa que el hidrógeno se pegue a la superficie de las esférulas de zeolita pulverizada que se encuentra en las columnas de adsorción; dentro de cada una hay canales microscópicos en los que se va pegando el nitrógeno y “esto ocasiona el milagro de quedarse con el nitrógeno y dejar pasar el oxígeno. Abajo metemos aire comprimido y por arriba sale aire rico en oxígeno: más de 90 por ciento de oxígeno y más de 90 de nitrógeno”.

Un concentrador de oxígeno portátil tiene uno o más pares de columnas de adsorción que reciben en forma cíclica aire a presión alta y baja. La zeolita tiene mayor capacidad para adsorber nitrógeno, en comparación con el oxígeno o el argón.

A presión relativamente alta, la zeolita retiene –adsorbe– nitrógeno y a presión menor libera –desorbe– el nitrógeno adsorbido. El ciclo de trabajo de las columnas de adsorción consta al menos de cuatro fases: presurización, generación, descompresión y desorción.

“Nuestra meta es superar los diez litros por minuto que entregan algunos de los mejores concentradores portátiles y rebasar los 15 litros por minuto de oxígeno a más de 90 por ciento”, señalaron.

El prototipo tendría dimensiones de 30x30x30 centímetros, en promedio, lo que lo hace muy manejable, pues podría tenerse en el buró, la cama, el auto o llevarlo en una pequeña carriola, una mochila o en las visitas al médico.

También podría aplicarse las 24 horas si se conectara a la corriente o unas horas con baterías de litio u otras recargables. Además, se le instalará una computadora con una pantalla del tamaño de un celular para llevar el control de los diferentes indicadores.

De los nueve niveles que definen la madurez tecnológica (TRL), el prototipo se encuentra en el cinco, pues cuenta con la tecnología y los estudios de mercado, fabricación y escalamientos que pueden efectuarse: media (de la estatura de una persona) o en pequeñas dimensiones, de alrededor de 20 centímetros de alto y de cinco a siete centímetros de diámetro.

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