proyecto de investigación - utilizacion de disitivos como organos de remplazo
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Universidad Autónoma de Baja California
Facultad de ingeniería
Tronco Común
Materia:
Metodología de la Investigación
M.D.
Antonio Corona Guzmán
Proyecto que para acreditar la materia de la mitología de la investigación presenta: Joel
Antonio Gonzalez Angulo
“Utilización de dispositivos para remplazo de órganos”
Mexicali, B.C., a 3 de enero del 2011
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Índice
Introducción
Capítulo I
Elección de tema…………………………………………………………………………1
Justificación del tema……………………………………………………………………1
Delimitación del tema……………………………………………………………………1
Objetivo general………………………………………………………………….3
Objetivos específicos……………………………………………………………4
Capitulo II
2.1 Antecedentes históricos……………………………………………………6
2.2 Desarrollo teórico……………………………………………………………9
2.2.1 Anatomía y fisiología……………………………………………..9
2.2.1.1 Tejidos…………………………………………………...9
2.2.1.2 Tejidos epiteliales………………………………………10
2.2.1.3 Tejidos Conectivos……………………………………..10
2.2.1.4 Tejidos Musculoso……………………………………..10
2.2.1.5 Tejido nervioso…………………………………………11
1
2.2.2 Biomecanismos…………………………………………………….........11
2.2.3 Rehabilitación de la ingenieria y tecnología asistida……………......11
2.2.4 Biomateriales…………………………………………………………….12
2.2.4.1 Metales…………………………………………………………12
2.2.4.2 Cerámica y vidrio……………………………………………...12
2.2.4.4 Polímeros………………………………………………………13
2.2.4.5 Materiales Naturales…………………………………………13
2.2.5 Ingeniería de tejidos……………………………………………………14
2.2.5.1 Útero artificial…………………………………………………14
2.2.5.2 Estomago artificial……………………………………………15
2.2.5.3 Corazón artificial…………………………………………......15
2.2.5.4 Sangre artificial……………………………………………….16
2.2.5.5 Vasos sanguíneos artificiales………………………………16
2.2.5.6 Huesos artificales……………………………………………17
2.2.5.7 Piel artificial…………………………………………………..17
2.2.5.8 Retina artificial……………………………………………….18
2.2.5.9 Partes del cuerpo artificiales mediante células madre….18
2
2.2.6 Bioinstrumentacion………………………………………………….19
2.2.7 Sensores biomédicos……………………………………………….20
2.2.8 Procesamiento de bioseñales…………………………………….21
2.2.9 Sociedad vs Biomédica…………………………………………….21
Capitulo III
Diseño metodológico…………………………………………………………….......22
3.1 Operacionalización de la hipótesis…………………………………………….22
3.2 Hipótesis………………………………………………………………………….24
Matriz de relación teórico practico………………………………………………....24
3.3 Población, determinación de la muestra y tratamiento de información…..24
Análisis general……………………………………………………………………...26
Conclusión…………………………………………………………………………...27
Anexos…………………………………………………………………………….....28
Referencias………………………………………………………………………….30
3
Introducción
Esta investigación provee una información realmente básica con respecto a la teoría
básica en la utilización de dispositivos como órganos de remplazo, la mayoría de los
dispositivos de remplazo presentan una ayuda o en forma de rehabilitación para ciertas
limitaciones o incapacidades de un paciente, que podrían ayudarlo tanto social y
emocionalmente. La meta de esta investigación se monta en proveer información
acerca de la utilización, lugar de desarrollo y aplicación de estos dispositivos.
Comenzamos a grandes rasgos con la historia médica y como cada civilización
aplicaba sus propias técnicas en una forma de ingeniería primitiva para así aliviar sus
malestares hasta la gran capacidad que tecnológica que tenemos actualmente.
En el campo de ingeniería-medica, los avances han ido en aumento
considerablemente con el tiempo ya que las diferentes aplicaciones de los dispositivos,
comúnmente el de prótesis ha hecho la calidad de vida de los pacientes aumente, con
esto se han ido intensificando la investigación e innovación de mecanismos que
puedan ayudar e incluso reemplazar parcial o por completo tejidos y órganos cada vez
más complejos.
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Capítulo I
Elección de tema
“Utilización de dispositivos para remplazo de órganos”
Justificación del tema
Se eligió esta opción de investigación debido interés y complejidad de la
anatomía humana, química y biología. Pensar en los tipos de dispositivos que
pudieran ser reemplazables y compatibles, con los diferentes órganos del cuerpo
o sustitución de prótesis de esta forma sea un método más viable y seguro,
que pudiera, en grandes aspectos, reducir la tasa de mortalidad y aumentar las
posibilidades de vivir en un paciente en fase terminal.
Además, dado que el tipo de marco teórico de los temas a investigar es
accesible, lo que es la compatibilidad de diferentes tipos de dispositivos con el
cuerpo humano para realizar diferentes funciones, con respecto a esto, el tipo
de tema podría llegar a ser interesante para los que tienen el gusto al tipo de
investigación natural. El campo de trabajo también parece bastante interesante,
pero en estos tiempos no se considera algo tan innovador, pero si algo muy
útil, y será un método bastante viable y común en un futuro no muy lejano.
Debido a que no es muy viable por el momento, los recursos son un tanto
limitado y por el momento para su elaboración y mano de obra.
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Delimitación del tema
a) Delimitación temática
Órganos artificiales
b) Delimitación geográfica y espacial
Mexicali Baja California
c) Delimitación temporal
Periodo 2010-2
Planteamiento de la problemática
“Utilización de dispositivos para remplazo de órganos”
1.- ¿Qué órganos son los candidatos más viables para estos dispositivos?
2.- ¿Durabilidad de estos dispositivos en el cuerpo?
3.- ¿Repercudirá de alguna manera en el ámbito social, debido a la prolongación de la
vida artificialmente?
4.- ¿Qué órganos deberían primordialmente ser remplazados con la máxima
durabilidad y disminuir la tasa de mortalidad?, Mexicali Baja California, durante el
periodo 2010-2
5.- a) Una vez elegido el tema, en este apartándose procede a formular 3 preguntas
sobre el mismo (tres formas distintas de preguntar lo mismo)
2
Objetivo general
Analizar los dispositivos primordialmente creados de acuerdo a los órganos más
afectados comúnmente, la durabilidad de estos, para determinar la cantidad de
producción, la disponibilidad de innovación y la optimización de los mismos, así
mismo describir las cantidades necesarias de los dispositivos de remplazo, debido a
esto se determinará qué órganos son lo que se afectan más comúnmente por factores
como enfermedades o accidentes, al tener clasificación de dichos dispositivos se
establecerán jerarquías de modernización para los siguientes en la lista. Como dato
adicional, como podría afectar esta innovación a la sociedad en el cuidado de su salud
debido a que habría tanta oferta posible.
1 Objetivos específicos
3
1.1Los objetivos específicos
1.-Nivel conocer
Describir los diferentes dispositivos de remplazo de órganos utilizados
comúnmente en el cuerpo humano si son perjudiciales y durabilidad, para enfocarse
primordialmente en su innovación y/o producción.
2.-Nivel comprensión
2.-Clasificar estos dispositivos de remplazo de órganos de acuerdo al orden de
los tejidos comúnmente dañados, con objeto de precisar la aceptación de estos ante el
público.
3.-Nivel aplicación
Describir los diferentes tejidos del cuerpo humano, a fin de obtener información
relevante y fidedigna para la producción e innovación de los dispositivos de remplazo
de estos
4- Nivel análisis y síntesis
Comparar los dispositivos de remplazo de órganos para crear una jerarquización
entre estos y subdividirlos en secciones, de esta forma se categorizarán estos
dispositivos con respecto a los más dañados.
5.- Nivel evaluación
Valorar los diferentes dispositivos de remplazo de órganos, con el fin de juzgar y
decidir la jerarquización definida.
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6.-Nivel creación
Se desarrollan y diseñan nuevos dispositivos de remplazo, de manera que
innove en materia de la producción.
Capitulo II
2 Marco Teórico
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2.1 Antecedentes históricos del tema
De manera introductoria a los antecedentes históricos se establece que:
Los humanos primitivos consideraban que las enfermedades era
inducidas por los dioses o invitados espirituales indeseados, pero al
parecer no fue ese pensamiento el que los llevo a nuestros ancestros a
tener avances en la medicina, en hierbas medicinales, acomodo de
huesos fuera de lugar e incluso practicas quirúrgicas ortodoxas, todo esto
gracias a sus instintos naturales basados en experiencias.( Jon Enderlt,
Susan Blanchard y Joseph Bronzino en 2005,p. 26, traducción propia.)
Enderlt et al. (2005, p. 28) sostienen que “el médico más antiguo que existió fue
Imhotep, debido a los papiros escritos por el que datan de 3000 a.C. en los cuales
expresa desde una simple constipación hasta la mordida de un cocodrilo.” (Traducción
propia.)
Así mismo, con respecto al análisis ubicado anteriormente aseguran:
El primer medico en el cual no tenía una ideología divida acerca de las
enfermedades fue Hipócrates, pensaba que las enfermedades era un proceso natural,
no divino, y que el cuerpo tenía la capacidad de curarse así mismo con la ayuda de
diferentes métodos. Debido a que Hipócrates trataba a cada paciente como caso
original, catalogaba y documentaba todo síntoma encontrado, es considerado el
espíritu, no la ciencia de la medicina. (Enderlt et al. 2005, p.29, traducción propia.)
6
Endertl et al. (2005, p. 30) establecen que “los grandes ilustradores (Miguel Ángel,
Rafael, Durer y Da Vinci) analizaron la anatomía humana, estos describían las
enfermedades y síntomas en sus pinturas tan detalladamente que, se dieron cuenta en
el proceso, del funcionamiento de los pulmones, hígado riñón y corazón. “ (Traducción
propia.)
Endertl et al. (2005, p. 31) decretan que “otro inventor revolucionario del renacimiento
fue Galileo que aparte de inventar el telescopio creo también el primer termómetro y
péndulo además, un avance drástico que impulso la investigación del sistema
circulatorio, fue el hecho de relacionar la temperatura del cuerpo con el sistema
circulatorio.” (Traducción propia.)
Así mismo se puede concretar que:
Ciertamente no fue hasta principios del siglo XIX con el primer avance
tecnológico impactante, el descubrimiento y la aplicación de los rayos-X
elaborado por W.K Roentgen elaborando una nueva forma exploratoria y de
inspección del cuerpo humano. En 1930 fue posible la visualización de órganos
por medio de este proceso.(Endertl et al. 2005, p.31, traducción propia.)
Según Endertl. Et al. (2005, p. 32) dicen “El disparo del medicamento y la introducción
de la sulfanilamida en los 30´s y la penicilina en los 40´s, la evolución de los
medicamentos fue disparándose muy rápidamente para tratar nuevos síntomas y
enfermedades, como un reacción en cadena”. (Traducción propia.)
Sin embargo, Enderlt et al. (2005, p.33) suponen que “el empleo disponible de la
tecnología ayudo a avanzar en el desarrollo de procedimientos quirúrgicos complejos.
7
El respirador de Dinker fue presentado en 1927 y la primera derivación corazón-pulmón
en 1939. En la década de 1940 la primera cateterización de corazón y la angiografía.”
(Traducción propia.)
Con esto Enderlt. et al. (2005, p.33) concretan “Con la rápida aplicación de inteligencia
artificial aplicada a maquinaria, surgiendo para hacer calculaciones complejas en
segundos, en 1970, surgen técnicas más avanzadas de imagen con esto la primera
máquina de resonancia para la exploración aún más detallada de las partes del
cuerpo”. (Traducción propia.)
Referente a los avances tecnológicos, se establece el plan:
“Partes de repuesto” es el programa más popular desde 1954, el concepto fue
adherido después del primer trasplante de corazón artificial realizado en este
año, al mismo tiempo el trasplante de arterias artificiales, aunque el trasplante de
corazón no ha sido satisfactorio aun hoy, debido a la poca durabilidad de este,
ha sido bien visto por la comunidad médica como un medio de apoyo para
pacientes en estado terminal, aun que el proyecto no es definitivo se considera
que es caro y poco duradero. (Enderlt et al. 2005, p.37, traducción propia.)
En la recopilación de estudios realizados Enderlt et al. (2005, p.37) concluyen con
“Proyecto genoma, ideado en 1990 hasta la fecha. Gracias a los grandes avances
tecnológicos se pretende hacer los órganos vitales de repuesto con las mismas
características y funciones que los naturales, algunos pueden ser los pulmones,
esófago, riñones, páncreas, hígado, colon y huesos.” (Traducción propia.)
2.2. Desarrollo teórico.
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2.2.1 Anatomía y fisiología
Para iniciar con el desarrollo teórico del tema es indispensable mencionar que:
Debido a que la bioingeniería es una ciencia interdisciplinaria basada
principalmente en dos ramas, la ciencia de la vida e ingeniería, es indispensable
que el bioingeniero tengan conocimientos anatómicos y fisiológicos, los dos
temas más básicos a aprender, anatomía se refiere a la estructura interna y
externa, con todo y sus relaciones, fisiología comprende a las funciones de
estos. Todo para que sean capaces de comunicarse entre estas dos áreas.
(Enderlt et al. 2005, p.75, traducción propia.)
2.2.1.1 Tejidos
Enderlt et al. (2005, p.91) exponen que los tejidos son grupos de células y
substancias rodeadas por estas para realizar una o más actividades específicas hay 4
tipos de tejidos en el cuerpo humano: epiteliales, conectivas, musculosas y nerviosas.
(Traducción propia.)
2.2.1.2 Tejidos epiteliales
Al enfatizar lo mencionado anteriormente:
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Los tejidos epiteliales son aquellos que están compuestos por hojas de células
ordenadas, donde una o más capas son gruesas o están organizadas en
glándulas para las cuales están adaptadas para secreción. Los tipos de
glándulas epiteliales incluyen; absorción (intestino delgado), secreción
(glándulas), excreción (glándulas sudoríparas), protección (piel), sensores de
recepción (papilas gustativas). (Enderlt ed al. 2005, p.93, traducción propia.)
2.2.1.3 Tejidos conectivos
Endertl et al. (2005, p.93) profundiza que estos tejidos son los más abundantes y están
ampliamente distribuidos, estos pueden estar distribuidos de dos tipos; densidad
irregular (capsulas protectoras alrededor de órganos) y los regularmente densos
(ligamentos y tendones) otros tejidos son primordialmente conectivos con que incluyen
sangre, hueso, cartílago y tejido adiposo. (Traducción propia.)
2.2.1.4 Tejido musculoso
Al definir esto se puede declarar que:
Este tipo de tejido permite movimiento del cuerpo atreves de células
especializadas que por corto tiempo ofrecen respuesta a este, se expanden y
casi inmediatamente se contraen regresando a su estado original. Los tipos de
este tejido son; esqueléticos (pegado al hueso) , blando (se encuentra en las
paredes de venas y arterias) y cardiacos (solo en corazón). (Enderlt ey al. 2005,
p.93, traducción propia.)
2.2.1.5 Tejido nervioso
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Enderlt et al. (2005, p.93) finaliza definiendo que el tejido nervioso consiste en las
neuronas las cuales conducen impulsos eléctricos atreves del sistema nervioso central
para órganos de respuesta como músculos y células gliales las cuales son solo
ofrecen protección y soporte en el manejo de información para la neurona. (Traducción
propia.)
2.2.2 Biomecanismos
Daniel J. Schnek, Joseph D. Bronzino (2003, p.2) precisan que la biomecánica se
aplica el tiempo y el espacio en respuesta a características de materiales biológicos;
sólidos, fluidos y viscosidad, afectados por factores internos y externos, sus objetivos
principales son, comprender principalmente el funcionamiento fisiológico para solo fines
médicos y mayormente explicar las no médicas. (Traducción propia.)
2.2.3 Rehabilitación de la ingeniería y tecnología asistida
Varios otros términos de uso frecuente en este campo incluyen:
La tecnología de la rehabilitación como son la órtesis y prótesis. La diferencia
radica en que los aparatos ortopédicos son dispositivos que aumentan la función de
una extremidad, mientras que las prótesis sustituyen una parte del cuerpo tanto
estructural como funcionalmente. Este tipo de tecnología, es un segmento que se
encarga específicamente del diseño, para la rehabilitación de un individuó de sus
actuales limitaciones, discapacidad permanente o de otra forma posible. (Enderlt et al.
2005, p.212, traducción propia.)
2.2.4 Biomateriales
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Aplicando como base la cita anterior se puede apreciar que:
La utilización de biomateriales ha salvado millones y mejorado la calidad de vida
de muchos más, sin embargo aún hay incógnitas con respecto a la respuesta
biológica hacia estos tipos de materiales, sin embargo abarcan desde reparar
una parte del órgano dañado o el remplazo completo del mismo, dichos
materiales pueden ser; metal, cerámica o vidrio, polímeros, materiales naturales
o compuestos. (Enderlt et al. 2005, p. 257, traducción propia.)
2.2.4.1 Metales
Enderlt et al. (2005, p.262) fijan que los metales usados como biomateriales tienen gran
fuerza y resistencia a fracturas y están diseñados contra la corrosión. Este tipo de
implantes proveen alivio del dolor y restauran la función de la unión que elabora el
cartílago que se a deteriorado o dañado. (Traducción propia.)
2.2.4.2 Cerámica y Vidrio
Enderlt et al. (2005, p.269) puntualizan que las ventajas de la utilización de cerámicas y
vidrio son; biocompatibles (particularmente con el hueso), es inerte, resistentes a
ataques microbianos y son altamente compáctales. Las desventajas radican; son
especialmente frágiles, gran potencial de fallar catastróficamente, y son presentan
dificultades en su producción. (Traducción propia.)
2.2.4.3 Polímeros
Para detallar el tema en cuestión se refiere que:
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Este tipo de material concierne con muchas aplicaciones biomédicas debido a su
diversidad de propiedades. Por ejemplo, estos pueden ser flexibles o rígidos, pueden
tener mucha o poca fuerza, son resistentes al tratar de adherir proteínas o pueden ser
modificados para poder adherir proteínas, pueden ser biodegradables y pueden ser
fabricados en una forma compleja. (Enderlt et al. 2005, p.272, traducción propia.))
2.2.4.4 Materiales naturales
Detallando la cita principal se entiende que:
Este tipo de materiales son sintetizados por un organismo o planta y son
ampliamente más química y estructuralmente complicado que sintetizar
materiales. Los materiales muestran una menor incidencia a inflamarse o
intoxicarse, pero es normalmente más caro monetariamente hablando. Además,
huy muchos tipos de variabilidad éntrelos materiales, que hacen difícil mantener
consistencia y a veces previene la comercialización de este. (Enderlt et al. 2005,
p.274, traducción propia.)
Sin embargo, de acuerdo con Enderlt et al. (2005, p.257) enuncian que “con la
aparición de las células madre los científicos creen que puedan llegar a reparar
grandes cantidades de tejido o incluso el órgano completo, sin duda es el biomaterial
más efectivo que hasta se ha descubierto.” (Traducción propia.)
2.2.5 Ingeniería de tejidos
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Jonh P. Fisher (2006, p.4) especifica que la ingeniería de tejidos es una disciplina de la
ingeniería integrándola biología con la ingeniería para crear tejidos o productos
celulares fuera del cuerpo (ex vivo) o hacer uso de conocimientos adquiridos para
mejorar la gestión de reparación de los tejidos dentro del cuerpo. (Traducción propia.)
2.2.5.1 Útero artificial
Investigación: Dr. Hung-Ching Liu, Centro Universitario Cornell de Medicina
Reproductiva e Infertilidad.
Estado: Factible, prototipo desarrollado con éxito
Los científicos ya están trabajando en úteros artificiales en los cuales los
embriones pueden crecer fuera del útero materno. Incluso se han desarrollado
prototipos fabricados a partir de células extraídas de mujeres. El Dr. Hung-Ching
Liu, del Centro Universitario Cornell de Medicina Reproductiva e Infertilidad,
espera que puedan ser capaces de desarrollar completamente úteros artificiales
en un futuro cercano. (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-
Artificiales_.html)
Los beneficios inminentes de esta tecnología ayudarán a las mujeres que hayan tenido
muchos abortos debido a problemas en la implantación del embrión, a mujeres que se
les haya realizado una histerectomía (extirpación del útero) debido a un cáncer uterino
y a mujeres que no sean capaces de alojar a su propio bebé
2.2.5.2 Estomago artificial (fig. 1.2, anexos p.31)
Investigación: Dr. Martin Wickham, Instituto de Investigación Alimentaria, Reino Unido.
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Estado: Desarrollado con éxito.
. Este estómago artificial simula tanto las reacciones físicas como las químicas
que tienen lugar durante la digestión. El innovador mecanismo está construido
por metales y plásticos sofisticados y tiene la capacidad de sobrevivir a los
corrosivos ácidos gástricos y a las enzimas. Además, se le puede alimentar con
comida real. Las investigaciones van encaminadas al desarrollo de nuevos
nutrientes mediante el estudio de cómo éstos se descomponen en el estómago.
(http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
2.2.5.3 Corazón artificial (fig. 1.3, anexos p. 31)
Desarrollado por Abiomed INc, el Abiocor, con alrededor de 1 kg. de peso, consta de
una unidad torácica interna, una batería interna recargable, un dispositivo electrónico
interno miniaturizado y una batería externa. Tiene la capacidad de mover la sangre
desde los pulmones hasta el resto del cuerpo continuamente.
(http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
Sin duda, el dispositivo anteriormente mencionado aporta esperanza a aquellos
pacientes que están al borde de la muerte por un fallo cardiaco pero los inconvenientes
del AbioCor son un gran tamaño y su corto periodo de funcionamiento. Quizás, en un
futuro, sea posible el desarrollo de un corazón artificial totalmente implantable y seguro.
(http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
2.2.5.4 Sangre artificial (fig. 1.4, anexos p. 31)
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Investigación: Varias compañías de biotecnología.
Estado: Actualmente, desarrollándose la sangre artificial para el transporte de oxígeno.
La sangre artificial se divide en dos grupos, los expansores de volumen, que sólo
incrementan el volumen sanguíneo, y los transportadores de oxígeno, que sustituyen la
habilidad natural de la sangre para transportar oxígeno. Mientras que los expansores
de volumen ya se usa en los hospitales, los transportadores de oxígeno aún están
probándose en ensayos clínicos. (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-
Artificiales_.html)
Los actuales transportadores de oxígeno en desarrollo son Oygent compuesto por
perfluorocarbonos, Hemopure, Oxyglobin, Hemolink, Plyheme, Hemospan y Dextran-
Hemoglobin, compuestos por hemoglobina. (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-
de-Organos-Artificiales_.html)
Oxycyte es otro compuesto sintético de color blanco que tiene la habilidad de
transportar oxígeno con una eficacia 50 veces mayor que la sangre normal.
Actualmente, se encuentra probándose en ensayos clínicos.
(http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
2.2.5.5 Vasos sanguíneos artificiales (fig. 1.5, anexos p. 31)
Investigación: Universidad de Hokkaido
Estado: Probándose en humanos en ensayos clínicos.
Se ha logrado desarrollar vasos sanguíneos artificiales empleando el colágeno
procedente del salmón. Aunque ya se habían desarrollado tejidos artificiales gracias al
colágeno de bovinos (en vacas) y porcinos (cerdos), existía el problema de la
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transmisión de enfermedades infecciosas como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob
(mal de las vacas locas). (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-
Artificiales_.html)
Por suerte, el uso del colágeno del salmón se considera seguro gracias al hecho de
que no se conocen virus hasta la fecha que se transmitan del salmón al ser humano.
De momento, los investigadores utilizarán animales como los perros para los ensayos,
pero esperan usar el mismo biomaterial para sustituir a los vasos sanguíneos dañados
en seres humanos. (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-
Artificiales_.html)
2.2.5.6 Huesos artificiales
Investigación: Universidad McGill, Montreal
Estado: Bajo ensayos clínicos.
Recientemente se ha descubierto que el ácido cítrico junto al 1,8-octanediol (una
sustancia química no tóxica) produce una masa blanda y amarillenta que puede ser
moldeada puede ser usada para reemplazar a partes del cuerpo dañadas, se mezcla
con polvo de hidroxiapatita da lugar a un material muy duro que puede usarse para
reparar huesos dañados. La hidroxiapatita también se encuentra en el hueso normal, ,
lo que hace el uso de este material sin efectos desfavorables.
(http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
2.2.5.7 Piel artificial (fig. 1.6, anexos p.31)
Investigación: MIT, Intercytex (empresa biotecnológica), Cincinnati.
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Estado: Aún se investiga una forma de generar piel normal.
Esta piel estaba compuesta de colágeno procedente de tendones de animales
con moléculas de glicosaminoglicano (GAG) de cartílago animal, formando así
una matriz extracelular que ofrece lo básico para una nueva dermis. Al poco
tiempo, una piel plástica auto reparadora fue desarrollada y probada por
científicos estadounidenses. Muy similar a la piel normal, era capaz de sangrar y
curarse a sí misma. (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-
Artificiales_.html)
Otro logro importante en la piel artificial es la piel regeneradora donde se tiene la
intención de crear un tipo de piel artificial que pueda sudar, broncearse y luchar contra
las infecciones. Sin duda, la piel artificial definitiva.
(http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
2.2.5.8 Retina Artificial (fig. 1.7, anexos p.31)
Investigación: Mark Humayun, Universidad de California del Sur.
Estado: Desarrollada con éxito, esperando su comercialización
El Argus II es una retina artificial que se espera que cure a las personas que sufren de
dos formas frecuentes de ceguera debidas a la degeneración macular y la retinitis
pigmentaria. La degeneración macular es una condición en la que las células sensibles
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a la luz de la mácula funcionan mal y, con el tiempo, dejan de funcionar. La segunda
condición, la retinitis pigmentaria, es una forma avanzada de ceguera nocturna o visión
en túnel. (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
Pero el punto principal y objetivo final de los investigadores es hacer que puedan llegar
a reconocer caras y también responder a luces de diferentes longitudes de onda
permitiendo que los pacientes vean colores.
(http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-Artificiales_.html)
2.2.5.9 Partes del cuerpo artificiales mediante células madre
Investigación: Magdi Yacoub, Hospital Harefield, Reino Unido
Estado: Prototipos desarrollados, necesarias más investigaciones.
Cuando un equipo de científicos ingleses hicieron crecer una válvula cardiaca a partir
de las células madre del propio paciente, se abrió una nueva posibilidad para el
desarrollo de un corazón completo a través de células madre en un periodo de diez
años. Además, serían mucho mejores que los órganos artificiales ya que difícilmente
provocarían rechazo. Aunque este camino llevaría implícito el contínuo debate ético
sobre las células madre. (http://www.taringa.net/posts/info/849144/Desarrollo-de-Organos-
Artificiales_.html)
2.2.6 Bioinstrumentación
Asimismo, está implícito este tema de tal forma que:
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Muchos de los instrumentos biomédicos en el uso de un transductor o sensor
para convertir una señal creada por el cuerpo en una señal eléctrica, las cuales
se mide la cantidad, la propiedad o condición que se mide con un instrumento
llamado el inmensurado. Esto puede ser una señal bioelectrica, como las
generadas por los músculos o el cerebro, o producto químico o señal que se
convierte en una señal eléctrica. (Enderlt et al. 2005, p. 426, traducción propia.)
Reafirmando la cita previamente aclarada se fija que:
Una de las aplicaciones a para la ingeniería computacional con respecto al tema
mencionado anteriormente consiste en modelar, medir o clasificar los procesos
dentro de una célula, como las vías metabólicas o control, o las proteínas que
están activos dentro de las vías, la biología competencial incluye el uso de la
computadora sistemas para buscar el uso de la enorme genómica y bases de
datos de proteicos humanos a los sistemas informáticos y se pueden utilizar
para analizar celular ARN mensajero (ARNm) de los niveles dentro de un tejido
a través de pruebas de microarrays. (Enderlt et al. 2005, p. 856, traducción
propia.)
2.2.7 Sensores biomédicos
Cabe señalar que para la aplicación de todos estos conocimientos es necesario de:
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Estos sensores se utilizan rutinariamente en la medicina clínica y la investigación
bilógica de medir una amplia gama de variables fisiológicas, se llaman
comúnmente traductores biológicos y son los principales pilares de diagnóstico
médico que se encuentran en los consultorios médicos, su utilizan normalmente
para diagnóstico y monitoreo. (Enderlt et al. 2005, p. 528, traducción propia.)
2.2.8 Procesamiento de bioseñales
Sin olvidar que Enderlt et al. (2005, p. 527) precisan las señales biológicas, o
bioseñales, son records en el tiempo, espacio con respecto a aspectos biológicos como
el latido de corazón o las contracciones musculares. La actividad, eléctrica, química y
mecánica que ocurren durante estos procesos biológicos producen señales que
pueden ser registradas y analizadas. (Traducción propia.)
2.2.9 Sociedad vs Biomédica
De acuerdo con la profundización conceptual del tema seria que:
Hay un salto ético entre el uso de tecnología para ayudar a las personas a
superar sus discapacidades, y usarla para “mejorar” a seres humanos sanos.
Debido a que el hombre desde tiempo ancestrales ha sentido un temor por lo
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desconocido y que no ha sido experimentado antes en su vida, la idea de solo
pensar el hecho de que una parte de su cuerpo, la cual no nació con dicha parte
y que su vida tiende gracias una máquina, habría gran repudio con la población
tradicionalista. (Metin Akay 2007, p.55, traducción propia.)
Capitulo III
Diseño metodológico
Operacionalización de la hipótesis
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La hipótesis se ha operacionalizado a través de las variables identificadas en
cada uno de los objetivos específicos. Sobre saliendo como variable independiente:
Daños sufridos en tejidos u órganos por accidentes o enfermedades y como variable
dependiente seria: Se propone: la quemaduras de 1ro 2do y 3er tipo.
3.1 Hipótesis
Debido a la gran cantidad de daños sufridos en los tejidos y la gran cantidad de
tejido solicitado para la recuperación éstos, se requiere la descripción de cada uno de
los dispositivos de remplazo y su aplicación para de esta forma, poder elaborar una
mayor producción o creación en el caso de no existir aun, para su remplazo en el
cuerpo.
Matriz de relación teórico-practico
Pregunta Respuesta Variables principales
Análisis especifico
P1. ¿Qué es un dispositivo de remplazo (órtesis y prótesis)?
Es una herramienta utilizada para la rehabilitación de un individuó, de sus actuales limitaciones, discapacidad permanente o de otra forma posible.
HerramientaRehabilitaciónLimitacionesDiscapacidad
Su relación es altamente idéntica ya que la prótesises mundialmente conocida y su utilidad no es difícil de conocer.
P2. ¿Qué materiales se utilizan en estos dispositivos?
Los utilizados más frecuentemente son los metales para fracturas de hueso y polímeros para elaboración de prótesis.
MetalesHuesosPolímerosPrótesis
Ya que los materiales más frecuentemente usados son para los problemas más comunes la concordancia entre
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estos es la misma.P3. ¿Cuál es el tejido del cuerpo humano que se daña más fácilmente?
A mi parecer, sería la piel ya que es la que está constantemente expuesta y la que pudiera sufrir daños más frecuentemente.
PielExpuestaDaños
De acuerdo con la fig. 1.1 ya que la sangre y los dientes no son especialmente tejidos, la piel es de los que fácilmente son dañados.
P4. ¿Existe resistencia por parte de la gente a los órganos artificiales?
Cuando las personas se enteran de la posibilidad de usar algo sobre lo que no han pensado con anterioridad, generalmente se oponen. Y los médicos se resisten a utilizar en pacientes las cosas que no han sido probadas.
PosibilidadUsarNo pensadoAnterioridadOponenMédicosResistenUsarNo probadas
Debido a las herencias sociales u origen étnico, la aceptación de la gente es muy variable pero en su mayoría debido a los factores anteriores, tratan de evitar este tipo de dispositivos.
P5. ¿Qué tipos de tejidos existen?
Existen los tejidos epiteliales que son comúnmente las glándulas, conectivos que como lo indica son los interconectares de varios huesos o músculos, el musculoso y nervioso que solo se encuentran en el cerebro.
ConectivosMusculosoEpitelialesNervioso
Ya que los temas en este caso la información es demasiado específica, es exactamente igual la concordancia entre la respuesta y la información.
P6. ¿Qué materiales pueden utilizarse para el remplazo de estos tejidos?
Usualmente se utiliza el metal o polímeros para para articulaciones, para los demás aún no se desarrollan
MetalArticulaciones
No hay bastantes materiales optativos para este tipo de tejidos, así que son lo que normalmente son usados
P7. ¿Causa por lo cual es el órgano más comúnmente dañado?
La mayor cantidad de problemas son lo de la piel, como lo mencione
Quemaduras Nuevamente, de acuerdo con la fig. 1.1 las que maduras son la causa que
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anteriormente y la causa principal son por parte de las quemaduras
más frecuentemente daña a la piel
P8. ¿Podría ser este el más fácil de sustituir debido al daño?
Debido a que el órgano artificial de la piel está casi completo, es uno de los más fáciles de implantar, así que si es altamente probable que sea de esa forma.
ÓrganoArtificialFácilImplantar
Debido a que los injertos de piel son una de las cirugías reconstructoras más comunes es fácilmente sustituible.
3.2 Población, determinación de la muestra y tratamiento de la información
(Referencias bibliográficas según la APA)
Población, MIT Cincinati Estados Unidos
Muestra, doctor Willem J. Kolff
1.- Describir los diferentes dispositivos de remplazo de órganos utilizados comúnmente
en el cuerpo humano si son perjudiciales y durabilidad, para enfocarse primordialmente
en su innovación y/o producción.
¿Qué es un dispositivo de remplazo (ortesis y prótesis)? ¿Qué materiales se utilizan en
estos dispositivos?
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2.-Clasificar estos dispositivos de remplazo de órganos de acuerdo al orden de los
tejidos comúnmente dañados, con objeto de precisar la aceptación de estos ante el
público.
¿Cuál es el tejido del cuerpo humano que se daña más fácilmente?
¿Existe resistencia por parte de la gente a los órganos artificiales?
3.- Describir los diferentes tejidos del cuerpo humano, a fin de obtener información
relevante y fidedigna para la producción e innovación de los dispositivos de remplazo
de estos.
¿Qué tipos de tejidos existen?
¿Qué materiales pueden utilizarse para el remplazo de estos tejidos?
4.- Comparar los dispositivos de remplazo de órganos para crear una jerarquización
entre estos y subdividirlos en secciones, de esta forma se categorizarán estos
dispositivos con respecto a los más dañados.
¿Causa por lo cual es el órgano más comúnmente dañado?
5.- Valorar los diferentes dispositivos de remplazo de órganos, con el fin de juzgar y
decidir la jerarquización definida.
¿Podría ser este el más fácil de sustituir debido al daño?
Análisis general
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La prótesis, es mundialmente conocida y su utilidad no es difícil de conocer debido a
que miles de personas en el mundo utilizan este tipo de dispositivos, con respecto a la
órtesis son más comúnmente los del tipo que ayudan a un metabolismo como por
ejemplo el marcapasos, ya que los materiales más frecuentemente usados son para los
problemas más comunes el abasto de este es algo que no hay problemas por el
momentos. La piel es de los que fácilmente son dañados, debido a si fácil exposición
ante factores externos. Sin embargo, debido a las herencias sociales u origen étnico, la
aceptación de la gente es muy variable pero en su mayoría debido a los factores
anteriores, tratan de evitar este tipo de dispositivos. Pero lamentablemente no hay
bastantes materiales optativos para la gran variedad de tejidos, así que son lo que
normalmente son usados están comenzando a ser un tanto obsoletos. Entre más
sencillo el proceso más fácil es crear, debido a que los injertos de piel son una de las
cirugías reconstructoras más comunes es una de las más fácilmente sustituibles.
Conclusión
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PielQuemaduras 2,150,000Ulceras venosas 150,000Ulceras por deprecion 500,000Ulceras por diabetes 600,000
Desordenes musculares 200,000Columna vertebral y nervios 40,000
Hueso Remplazo de aticulaciones 558,200Injertos óseos 275,000Arreglos internos 480,000Reconstrucción Facial 30,000
Cartílago
Rejuvenecimiento de la rotula 216,000Condromalacio de rotula 103,000Reparación del menisco 250,000Artritis (rodilla) 149,000Artritis (cadera) 219,300Los dedos y artuculaciones pequeñas 179,000La osteocondritis desecante 14,500
33,00090,000
Vasos sanguineos Corazón 754,000Vasos grandes y pequeños 606,000
HígadoDesordenes metabólicos 5,000Cirrosis 175,000Cáncer 25,000
Páncreas (diabetes) 728,000Intestinos 100,000Riñones 600,000Vejiga 57,200Uréter 30,000Uretra 51,900Hernia 290,000Mama 261,000Transfusiones de Sangre 18,000,000Dental 10,000,000
En biomédica la utilización de dispositivos es nuevo y excitante campo con muchos
obstáculos por solucionarse antes de entrar a pruebas clínicas. Con los aspectos
técnicos resueltos, la ventaja de la utilización de estos dispositivos seria la
recuperación o asistencia para muchas deficiencias o limitaciones de importantes
tejidos. La implantación de estos dispositivos debería considerarse una forma
asistencia para mejorar la calidad de vida y no un método como un principal método
para volver a vivir ya que, la mayoría de la gente no acepta las nuevas técnicas de
asistencia, debido a herencia social u origen étnico, por la creencia de alargar la vida,
pero a decir verdad la medicina de eso es encarda de brindar salud y prosperar la vida
de la humidad.
ANEXOS
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PielQuemaduras 2,150,000Ulceras venosas 150,000Ulceras por deprecion 500,000Ulceras por diabetes 600,000
Desordenes musculares 200,000Columna vertebral y nervios 40,000
Hueso Remplazo de aticulaciones 558,200Injertos óseos 275,000Arreglos internos 480,000Reconstrucción Facial 30,000
Cartílago
Rejuvenecimiento de la rotula 216,000Condromalacio de rotula 103,000Reparación del menisco 250,000Artritis (rodilla) 149,000Artritis (cadera) 219,300Los dedos y artuculaciones pequeñas 179,000La osteocondritis desecante 14,500
33,00090,000
Vasos sanguineos Corazón 754,000Vasos grandes y pequeños 606,000
HígadoDesordenes metabólicos 5,000Cirrosis 175,000Cáncer 25,000
Páncreas (diabetes) 728,000Intestinos 100,000Riñones 600,000Vejiga 57,200Uréter 30,000Uretra 51,900Hernia 290,000Mama 261,000Transfusiones de Sangre 18,000,000Dental 10,000,000
Fig. 1.1 Número de pacientes por año. Langer and Vacanti (1993).
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Fig. 1.2 Prototipo de estómago artificial Fig. 1.3 Corazón artificial
Fig. 1.3 Sangre artificial Fig. 1.4 Vaso sanguíneo artificial
Fig. 1.5 Piel artificial Fig. 1.6 Retina artificial
Referencias
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Chien, Shu.” (2008). En World scientific. “An introductory text to bioengineering” (543p.)
Saterbak, Ann (2007) . En Pearson/Prentice hall. “Bioengineering Fundamentals”(483p.)
Elsner, Peter (1955). En CRC. “Bioengieneering of the skin: water and the stratum corneum “ (296p.)
Young, Nilitish, Akay, Principe, Marieth, Clark (2009). En IEEE “Biomedical engieneering” (342p.)
Laura Bustos Cardona (2007). En CONACYT “Ciencia y Desarrollo”. Vol. 33 (2007)
Daniel L. Marth, Elizabeth W. Jones (2005). En Jones and Bartlett publishers inc. “Genetics” 6ta edición (354p.)
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(2006) Wiley-interscience. “Encyclopedia of Biomedical Engineering”. (4056p.)
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M. Reza Mozafari (2007) Springer “Nanomaterials and Nanosystems for Biomedical Applications” (168p.)
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