Artículo Revisado・Medicinas

¿Qué son los órganos artificiales y para qué sirven?

Escrito por Marie GalindoRevisado porDr. Walter Ciarrocchi

En los procesos de donación de órganos, existen muchos factores que influyen para la factibilidad o correcto funcionamiento del proceso de intervención, donde es importante la compatibilidad y recepción del organismo para que sea exitoso.

Aunado a eso la demanda de órganos para trasplantes supera la disponibilidad, por lo que el uso de la tecnología para solucionar este creciente inconveniente, ha sido de gran utilidad e importancia para el sistema de salud.

En tal sentido, la ingeniería genética se concentra entonces no solo en la creación de órganos artificiales, sino en tejidos para recuperar daños ocasionados y medicinas que eviten el rechazo de las intervenciones realizadas.

En el siguiente artículo, nos enfocaremos en los órganos artificiales, sus características, tipos y cuales son los existentes.

¿Qué son los órganos artificiales?

Los órganos artificiales son definidos por el Instituto de Bioética, como órganos construidos in vitro donde se intenta en el laboratorio un proceso de desarrollo celular, que imite el funcionamiento en el organismo de lo que vendría siendo su “contraparte natural”.

Dato curioso: Willem Johan Kolff fue el primero en desarrollar un riñón artificial funcional, y para el año de 1943 usó por primera vez sus creaciones en un paciente. Es considerado entonces, de los médicos y científicos más importantes del siglo XX y claramente, el padre de los órganos artificiales.

Actualmente las tecnologías han avanzado y desarrollado nuevas técnicas para el desarrollo de órganos artificiales, mejorando así la calidad de vida de los pacientes y disminuyendo los riesgos existentes.

Características de los órganos artificiales

Los órganos artificiales se conforman de ciertas características, que permiten el entendimiento de su origen y funcionamiento. Los mismos serán mencionados y descritos a continuación.

Forman parte de la biología sintética

La creación de órganos artificiales, es definitivamente de los objetivos fundamentales de la creación de la biología sintética, siendo aplicada a través de la codificación genética y estructuración celular, las cuales constituyen herramientas que permiten salvar vidas y mantener la calidad de vida de los pacientes.

Nota: Se evoca además, en el estudio correspondiente y exhaustivo para la comprensión de su funcionalidad y estructura a detalle, buscando no dejar vacíos que permitan cubrir incluso los campos inexplorados en áreas semejantes.

Constituyen tejidos y órganos fabricados

Como mencionamos previamente, la tecnología no sólo se ocupa de la creación de órganos, sino tejidos que se ocupan del correcto funcionamiento del organismo y de la recuperación necesaria.

Para destacar: En el trabajo de investigación de Terapias de células madres para transplante de órganos, se explica una combinación de células y moléculas biológicamente activas para la creación de tejidos funcionales y permitir la restauración de daños o incluso órganos completos. (1)

Restauran las funciones del órgano natural dañado

Los órganos artificiales, se encargan de cumplir con las funciones de los órganos naturales debido a la similitud de la estructura y procesos.

Incluso, cabe la mención de investigaciones realizadas en la revista Integrative Biology, donde no solo piensan en el trasplante por necesidad biológica, sino en la sustentación de órganos con otros para la mejoría de funcionamiento y rendimiento de los mismos. (2)

Se aplican técnicas novedosas de la ingeniería de tejidos

En la ingeniería genética e ingeniería de tejidos, se han desarrollado una cantidad de avances tecnológicos que se han convertido en novedades imponentes.

La utilización incluso de chips llamados organs on a chip, son dispositivos que recrean a escala la funcionalidad de los órganos para poder estudiar y reconocer su funcionamiento real y total.

Nota: A partir de todas esas tecnologías, es que han sucedido los avances más importantes permitiendo el desarrollo más similar posible.

No son totalmente eficaces e implantables

Las tecnologías siempre siguen en estudio y avance para la disminución de errores y riesgos, entendiendo que todos los organismos son distintos y en muchos casos existe la incompatibilidad y ejecución errónea de funcionalidades.

Se intenta con ellos prolongar los límites naturales del individuo, pero el desarrollo de las herramientas sigue teniendo dificultades de adaptación y en algunos casos fallas en la eficiencia u objetivo.

Tipos de órganos artificiales

Los órganos artificiales tienen distintas naturalezas, las mismas serán mencionadas y descritas a continuación para su comprensión y reconocimiento.

Órganos 3D

La creación de órganos y tejidos a través de impresoras 3D, es un avance que disminuye muchas preocupaciones a nivel medicinal. Para estos procesos se utilizan materiales biológicos como células madres, donde el láser es el encargado de ubicarlas dándole forma y recreando tejidos vivos.

Para destacar: En la Escuela de Organización Industrial, exponen la importancia de utilizar el material adecuado siempre para poder asegurar el éxito de las intervenciones, la aceptación del órgano y compatibilidad con el organismo. Su comportamiento y textura serán los determinantes en el proceso regenerativo. (3)

Órganos trasplantados

Los órganos trasplantados son aquellos que se trasladan desde un individuo a otro, quienes vendrían convirtiéndose en donador y receptor. La razón más común es la sustitución de uno enfermo o lesionado por uno sano, lo cual prolonga la vida de una persona, mejora y asegura su calidad de vida.

Los órganos que pueden ser trasplantados, comprenden una larga lista que será mencionada de forma resumida a continuación:

  • Pulmón
  • Corazón
  • Riñón
  • Estómago
  • Sangre
  • Huesos
  • Piel
  • Córnea

Órganos descelularizados

La descelularización, es una de las técnicas más controversiales y revolucionarias de la ingeniería genética construyendo tejidos u órganos a través de los mismos, “ex vivos”.

Dato curioso: En 1920 ocurrió el primer éxito de esta naturaleza, donde entonces se estabilizó la idea con una estandarización del reconocimiento del proceso.

Consiste en inicialmente producir un molde estructural, bastante parecido al órgano que se va a reconstruir, para posteriormente a través de procesos tanto químicos como físicos, iónicos y enzimáticos se proceda a la descelularización.

Órganos en un chip

Como mencionamos previamente, existe una tecnología que es llamada “organ on a chip” y consta de un dispositivo que recrea en una microescala las funciones del órgano real o natural, para poder comprender su funcionamiento y permitir el correcto desarrollo de su estudio. (4)

El comienzo de esto fue en el año 2010 por Donald Ingber, que creó un pulmón en un chip, siendo del tamaño aproximado de una memoria USB, flexible y translúcido. En el chip se ejecutan patrones que son considerados complejos, contando con tubos de microfluidos y respondiendo a las funciones estructurales correspondientes.

¿Cuáles órganos artificiales se han intentado desarrollar?

Los órganos artificiales que se han intentado desarrollar, van de la mano con las intervenciones de trasplante que solían considerarse posibles y como también las que con la tecnología podrían responder de mejor manera para su aceptación y compatibilidad. Estos serán mencionados y descritos a continuación.

Corazón

El corazón artificial, ha sido una de las metas más grandes de la medicina moderna y en el año 2000 fue cuando realmente comenzaron a tener fruto los experimentos e investigaciones.

Los resultados han sido contradictorios entre sí, basados en notables contraejemplos, funcionando de distintas maneras en los pacientes y organismos.

Nota: Inicialmente el objetivo de los mismos era mantener con vida al paciente, mientras conseguían el órgano adecuado, sobre todo considerando que la prolongación de vida como órgano artificial no es indefinida.

Hígado

Para la aplicación en este órgano se concentra en el fallo hepático, el cual suele ser una patología bastante grave y recurrente. El hígado bioartificial funciona como un dispositivo de soporte para la función del órgano.

Incluso no solo existen sustituciones, sino elementos que permiten la protección del mismo, como el caso del desarrollo de la herramienta en la Universidad Pompeu Fabra donde se aplicó un algoritmo para el reconocimiento de los niveles de grasa del hígado.

Para destacar: En el artículo de investigación sobre el Hígado bioartificial, se describe como “un dispositivo de circulación extracorpórea en el que la sangre o plasma del paciente circula a través de un biorreactor que contiene células hepáticas de origen diverso.” (5)

Riñón

Los riñones artificiales, son los que salvan la vida de un paciente con función renal comprometida, permitiendo prolongar la vida del mismo con la circulación de la sangre a través de él.

La falla de los riñones promete una muerte desagradable, por lo que el proceso de diálisis ha sido la solución para muchos pacientes, considerando para el desarrollo de nuevas técnicas el efecto psicológico y la incomodidad que presenta el proceso.

Los riñones artificiales, vienen en desarrollo desde aproximadamente hace 15 años, sin embargo todavía no existe un modelo permanente y estable, ya que sigue siendo un latente riesgo la producción de coágulos que puedan colapsar el organismo.

Vejiga

La vejiga artificial es también conocida como neovejiga, constituye un dispositivo que ayuda a almacenar la orina y expulsarla. Debe extirparse principalmente la vejiga y luego reconstruir los conductos.

Nota: Este tipo de intervenciones, suelen aplicarse cuando existen células invasoras en el tracto urinario por lo que se necesita básicamente una reconstrucción.

Intestinos

Tienen una funcionalidad igual a los intestinos naturales u originales, los intestinos bioartificiales se enfatizan en cambiar la vida de individuos con padecimientos gastrointestinales, con tejidos a partir de células madres para la recuperación de daños o enfermedades.

En este sentido el intestino bioartificial, es entonces capaz de regenerar y permitir recuperación por fragmentos, pero sumamente posible.

Piel

La piel es el órgano más extenso del cuerpo, además de ser fascinante y complejo. Las investigaciones se evocan en una prótesis de inteligencia artificial, que sea capaz de imitar la piel humana en cuanto a características como resistencia, elasticidad e incluso la sensibilidad que es capaz de registrar.

Nota: Entre los desarrollos tecnológicos, existen proyectos como E-Skin resumido en un artículo de National Geographic donde exponen que una piel electrónica sería capaz de registrar de forma precisa datos como la temperatura, donde debe cuidarse sus elementos debido al soporte que debe tener para el constante roce y raspaduras a los que somos expuestos diariamente. (6)

También se conserva la utilización de tejidos in vitro, para recuperar la funcionalidad de fragmentos tanto de la piel u órganos que se vean dañados o afectados.

Oído

Se reconoce como un dispositivo que se integra a nuestro organismo, para sustituir el oído que sea dañado o afectado de nacimiento o por accidentes a lo largo de nuestra vida. Es capaz de recibir la señales y cumplir las tareas que suele controlar el sistema auditivo.

Los oídos artificiales no tienen una conceptualización generalizada, sin embargo se le otorga a un sistema electrónico que tiene la capacidad de simular la receptividad del sistema auditivo receptor, aunque se debe dejar bastante claro que no es encargado de interpretar o tomar decisiones: sólo recibir señales, codificar. (7)

Vasos sanguíneos

Los vasos sanguíneos, son diseñados artificialmente para la implantación de los mismos. En el artículo desarrollado por la organización Corazón y vida sobre estos órganos artificiales, se habla sobre la utilización de células de piel de oveja repoblando por las células del receptor y permitiéndole crecer dentro del organismo. (8)

Nota: Se orienta para personas que tienen dificultades o defectos en el sistema cardíaco y sus innumerables conexiones. Se considera que con el adecuado estudio se podrán desarrollar, conservar y tener disponibles para la implantación dentro del organismo al ser necesarios.

Discos espinales

Estos son necesarios, cuando en el paciente ocurre una degeneración de la espalda baja con dolores crónicos y discapacidad en la espalda a consecuencia de lesiones o enfermedades.

En este sentido, los discos espinales artificiales se utilizan para reemplazar los discos espinales naturales y poder retribuir la movilidad y funcionalidad correcta de nuestra columna vertebral.

Es una de las mejores alternativas y preserva el movimiento fisiológico de la articulación, además de prevenir la degeneración de los discos adyacentes debido al enfoque de la prótesis.

Tráquea

Las tráqueas artificiales son elaboradas a partir de células madre, una réplica exacta del tejido cartilaginoso que permite la funcionalidad correcta del sistema y produciendo compatibilidad por su naturaleza, evolución y compatibilidad certera.

Importante: En la Universidad Wake Forest, realizaron un estudio para desarrollar una a partir de células de oreja de conejo debido a la naturaleza del órgano que se va a sustituir, y esto entonces permite el cumplimiento del funcionamiento de la tráquea debido a afecciones accidentales que comprometen la vida del paciente. (9)

Debe ser intervenida y gracias a la tecnología sustituida por una prótesis que salvará su vida.

Conclusiones Claves

  • Los órganos artificiales son elaborados in vitro con el fin de imitar las funciones de los órganos reales.
  • Permiten mejorar la calidad de vida de las personas que padecen de algún daño en sus órganos naturales.
  • No son totalmente eficaces ya que existe la incompatibilidad y dificultades de adaptación.
  • Existen varios tipos de órganos artificiales: órganos 3D, transplantados, descelularizados y órganos en un chip.
  • El corazón, los riñones, el hígado, los intestinos, la vejiga y los discos espinales, son algunos de los órganos que se han recreado hasta el momento.