Pulmones artificiales: la nueva herramienta de la investigación

Tejidos de laboratorio hacen posible mejorar las técnicas para desarrollar medicamentos. Investigadores intentan lograr fármacos inhalables que reemplacen a los de uso oral. 

Por Deutsche Welle. El profesor de ingeniería biomédica de la Universidad Técnica de Israel, Josué Sznitman, sostiene en sus manos un disco de plástico transparente, de unos cinco centímetros de ancho y unos pocos milímetros de grueso. En el interior contiene finos canales, que recuerdan a las ramas de un árbol. Se trata de un modelo de pulmones artificiales.

Para crear pulmones en un laboratorio no es necesario trabajar con grandes masas de tejido, como podría sugerir una película de ciencia ficción. En lugar de ello, los investigadores se adentran en el mundo de lo diminuto. Los pulmones humanos están compuestos por varios millones de diminutas vías respiratorias que terminan en microscópicos alvéolos. Es allí donde tiene lugar el intercambio gaseoso entre los pulmones y la sangre.

Si bien el tejido pulmonar es finísimo, su superficie es gigante: en total mide cerca de 100 metros cuadrados. En principio, los pulmones son gigantescas esponjas. Los canales del interior del disco de Sznitman miden 100 micrómetros de diámetro, es decir, la décima parte de un milímetro. En estos canales, el investigador cultiva células. "La mayoría de las veces fracasamos, pero de vez en cuando funciona. Es un arduo trabajo", cuenta.

Mejores medicamentos

“No puedes ir al médico y decir: ‘tengo problemas para respirar, ¿me podría decir qué parte de mis pulmones no recibe suficiente aire?'”, explica Sznitman. Pese a la radiografía y la espirometría –una técnica que mide las capacidades pulmonares– aún sabemos muy poco sobre los pulmones, agrega.

Por ello, es muy difícil para los investigadores desarrollar medicamentos que deben ser inhalados, como en el caso de los enfermos de asma. Según el investigador de la Universidad Técnica de Israel, “hoy día el rendimiento técnico es miserable” cuando se trata de introducir esos medicamentos a los pulmones.
“Cuando un médico le da a un niño de tres años un medicamento para inhalar –incluso si utiliza un máscara respiratoria–, solo un cinco o un diez por ciento del medicamento entra a los pulmones”. En el caso de personas adultas se trata de un 50 por ciento. “Gran parte del medicamento no llega ahí donde se necesita”, acota.

¿Inhalar insulina?

Los pulmones artificiales de Claus-Michael Lehrs son un poco distintos al modelo de Sznitman. En su laboratorio en la Universidad del Sarre, en Saarbrücken, Alemania, fija alvéolos humanos en membranas del tamaño de una tarjeta postal. El tejido pulmonar lo obtiene del quirófano, por ejemplo cuando a un paciente le han removido un tumor.

Mientras que Sznitman investiga en Israel cómo se pueden introducir mejor las sustancias a los pulmones, a Lehr le interesa más cómo hacer que las sustancias pasen de los pulmones a la sangre. Existe un barrera entre los pulmones y el sistema circulatorio, la “barrera aire-sangre”. Esta dificulta el paso de los aerosoles, también de medicamentos.

En su laboratorio, el farmacéutico reconstruye la barrera y analiza cómo se podría superar. Lehr espera poder modificar los medicamentos de tal forma que se puedan inhalar en lugar de tener que ser inyectados. Por ejemplo, la insulina: puesto que no puede pasar la pared intestinal, no puede ser suministrada en forma de pastillas. No obstante, quizá será posible desarrollar un espray de insulina a base de nanopartículas que puedan superar la "barrera aire-sangre". Como consecuencia, los diabéticos ya no tendrían que inyectarse insulina a diario.

Sznitman y Lehr han solicitado presupuesto para colaborar en proyectos y ayudar a entender mejor el complejo órgano de los pulmones.