COMPAMED 2017: La tecnología médica es el mercado más importante para los microsistemas

La tendencia hacia una atención médica personalizada, el desarrollo demográfico y la digitalización son impulsores importantes del progreso en la tecnología médica y en el sector de la salud. Otros factores son la política sanitaria y la presión de costes. Especialmente demandadas son las soluciones del sector de la microtecnología, que es estimulada por la sector de la tecnología médica tan intensamente como ningún otro. Casi dos tercios de las empresas de microtecnología en Europa ofrecen productos, tecnologías o servicios para la tecnología médica y la salud, y para casi el 20 por ciento es el mercado principal de ventas. En los próximos tres años, la proporción de empresas que suministran principalmente al mercado de tecnología médica aumentará en otros cinco por ciento. Estos conocimientos han sido recopilados por la asociación especializada IVAM para microtecnología en el marco de su encuesta anual de datos económicos en empresas e instituciones de investigación europeas del sector de la microtecnología.

Un papel igualmente importante lo juega la microtecnología en el marco de COMPAMED 2017, la feria internacional líder en el mercado de proveedores para la fabricación de tecnología médica. Se celebra en paralelo a la feria médica líder mundial MEDICA 2017 del 13 al 16 de noviembre en Düsseldorf. "Además de la transformación digital, que ya no deja ninguna industria al margen, la miniaturización de componentes para crear aplicaciones de productos cada vez más manejables y ligeras es también una tendencia tecnológica general", confirma Joachim Schäfer, director general de Messe Düsseldorf. Desde su inicio hace 25 años, COMPAMED se ha convertido en la plataforma líder del sector para los proveedores de la industria de la tecnología médica y este año vuelve a contar con casi 800 expositores en los pabellones 8a y 8b (MEDICA: aproximadamente 5.000 expositores) del recinto ferial de Düsseldorf.

El mercado de productos "Hightech for Medical Devices" con alrededor de 700 metros cuadrados y más de 50 empresas e instituciones (pabellón 8a) está una vez más completamente reservado y, como cada año, será organizado por la asociación especializada IVAM para microtecnología como una muestra especial de microsistemas para la tecnología médica.

Medir la presión arterial sin manguito

Un campo de aplicación importante para ello son los llamados 'wearables', sistemas móviles y casi invisibles que, con gran comodidad y en condiciones cotidianas, pueden registrar, analizar y poner a disposición de los médicos parámetros vitales para su evaluación. La grabación continua de los llamados fotoplethysmogramas periféricos debería proporcionar en el futuro información adicional valiosa sobre la salud de las personas. Esto incluye, además del pulso y la saturación de oxígeno arterial, la variabilidad de la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria, así como información sobre la rigidez vascular y signos de aumento o disminución de la presión arterial. Hoy en día, la hipertensión es el factor de riesgo más importante para las enfermedades cardiovasculares, que según la Liga Alemana de Hipertensión afectan a aproximadamente 35 millones de personas solo en Alemania. La enfermedad a menudo pasa desapercibida sin síntomas, y sus consecuencias son principalmente accidente cerebrovascular, enfermedades cardíacas, insuficiencia renal y demencia.

En este contexto, un método de medición sin manguito para el seguimiento continuo de la presión arterial se considera una de las innovaciones más importantes en COMPAMED de este año. El sensor necesario para ello ha sido desarrollado por científicos dirigidos por el Dr. Hans-Georg Ortlepp del Instituto de Investigación CiS para microsensores, quien también diseñó el sofisticado método de análisis. "Los datos en bruto necesarios se extraen de la forma de la onda del pulso y su comportamiento temporal. Una alta calidad de las señales del sensor y algoritmos matemáticos adecuados en el análisis de datos son imprescindibles para aplicaciones médicas relevantes", explica Ortlepp. Desde hace más de una década, CiS trabaja en sensores de fotoplethysmografía multiespectrales, miniaturizados y integrados en silicio. Los diminutos sensores se colocan en el oído externo y se ajustan individualmente al paciente. La comodidad durante el uso es extremadamente importante para estos componentes de alta tecnología, ya que determina la aceptación por parte del usuario. El sensor puede estar equipado técnicamente con hasta cuatro LEDs de diferentes longitudes de onda para registrar, además de la presión arterial, otros parámetros vitales y valores adicionales desde diferentes profundidades de tejido, así como para eliminar artefactos de movimiento en las señales.

Aplicación de fármacos en lugar de debajo de la piel

La Sociedad Hahn-Schickard para la investigación aplicada también dedica una intensa atención a la investigación, desarrollo y fabricación en microtecnología. Junto con la spin-off Verapido Medical GmbH, desarrolla y produce dispositivos, sistemas y tecnologías que permiten administrar fármacos en lugar de debajo de la piel. Estudios han demostrado que los fármacos administrados intradérmicamente están disponibles mucho más rápido en comparación con la administración subcutánea y pueden tener un efecto más eficiente. Además, se ha comprobado que moléculas biotecnológicas como la insulina, anticuerpos, proteínas o hormonas son absorbidas mucho más rápidamente por el cuerpo cuando se administran intradérmicamente.

Los fármacos aplicados en la piel también pueden actuar de manera más dirigida y eficiente sobre el sistema inmunológico. "Los estudios clínicos han demostrado que con la administración intradérmica se puede ahorrar hasta el 90 por ciento de la dosis de vacuna para obtener el mismo o incluso mejor efecto que con una inyección en el músculo", enfatiza el Dr. Markus Clemenz, director general de Verapido Medical. La empresa apuesta por tecnologías de microagujas y microcanales, que se insertan exactamente en la dermis, una capa de piel justo debajo de la superficie cutánea. Solo se penetra en la capa superior de la piel, por lo que es un procedimiento mínimamente invasivo. "Nuestra oferta de desarrollo va desde matrices de microagujas basadas en parches hasta dispositivos de administración intradérmica con ajuste de profundidad fijo o variable para inyección o infusión, hasta sistemas de dosificación de medicamentos para la terapia crónica (con retraso temporal) sin electrónica", explica Clemenz. Verapido espera que la administración intradérmica en clínicas se convierta en la 'norma' en el futuro.

Por segunda vez, COMPAMED cuenta con la presencia de CorTec. La joven empresa de tecnología médica trabaja en la próxima generación de implantes activos. Desarrolla y produce electrodos implantables para la derivación y estimulación en el sistema nervioso central y periférico. Además, CorTec fabrica encapsulados herméticos que soportan aplicaciones con muchos canales. Los electrodos y los encapsulados tienen entre 32 y más de 200 canales, lo que permite muchas más derivaciones que productos comparables. "La tecnología de CorTec combina soluciones innovadoras para diseño, estructura y procesamiento con los materiales probados en tecnología médica, especialmente en aplicaciones con un alto número de canales. Esto nos permite abordar aplicaciones y terapias que hasta ahora no habían sido posibles", explica el Dr. Martin Schüttler, CTO y CEO de CorTec.

Con la tecnología patentada de electrodos 'AirRay', CorTec supera las limitaciones anteriores en el área de electrodos mediante condiciones de fabricación innovadoras y extremadamente precisas. Esto permite diámetros de contacto muy pequeños, de hasta 25 μm, lo que aumenta significativamente la densidad de empaquetamiento en la disposición de los electrodos. La adquisición de datos puede obtener una calidad varias veces superior. Los electrodos poseen excelentes propiedades electroquímicas. Como material de electrodos, se puede elegir entre platino-iridio o MP35N (aleación a base de níquel y cobalto), opcionalmente con recubrimientos de alto rendimiento que mejoran aún más la entrega de impulsos de estimulación al tejido biológico. También se pueden adaptar las propiedades mecánicas del electrodo a necesidades individuales.

Comunicación con implantes mediante tecnología de alta frecuencia o infrarrojos

Además de la tecnología de electrodos 'AirRay', CorTec ofrece en su portafolio otros productos para la fabricación de implantes activos, como un encapsulado hermético basado en cerámica. La tecnología de película gruesa permite cientos de conexiones eléctricas, muy diferente a los encapsulados tradicionales. El encapsulado cerámico de CorTec también es permeable a ondas electromagnéticas, lo que permite la comunicación con el implante mediante tecnología de alta frecuencia o infrarrojos, así como la transferencia inalámbrica de energía. Los encapsulados cerámicos están diseñados para soportar cargas mecánicas, como las requeridas para implantes cocleares. CorTec Brain Interchange integra todos estos componentes en un sistema que puede medir y analizar la actividad neuronal y, en función de ello, estimular el sistema nervioso de manera adaptada. Esta funcionalidad de 'bucle cerrado' abre múltiples posibilidades para terapias neuroindividualizadas y adaptadas a la necesidad. Las aplicaciones del sistema van desde el control de sistemas de asistencia para personas con discapacidad, hasta la estimulación cerebral profunda adaptativa, rehabilitación tras accidente cerebrovascular o intervención en epilepsia. Los primeros prototipos del sistema están en fase de pruebas preclínicas y se están preparando estudios piloto clínicos.

Procedimientos aditivos para implantes personalizados

Otro tema que ha ido ganando importancia en COMPAMED desde hace años son los procedimientos aditivos. El instituto Fraunhofer IKTS ha desarrollado el 'hueso impreso en 3D'. Está destinado a su uso en defectos faciales desfigurantes o en tumores con metástasis óseas. En tales condiciones, la calidad de vida de los pacientes está claramente limitada, ya que los huesos afectados pueden romperse de repente sin una influencia externa. Los implantes óseos cerámicos, ajustados milimétricamente a la anatomía del paciente, podrían aliviar en perspectiva el sufrimiento de los afectados. La sustitución cerámica del IKTS se fabrica en dos pasos: la carcasa cerámica se produce mediante impresión 3D, y el relleno, una espuma de cerámica, se encierra posteriormente. La fabricación aditiva de la carcasa permite una adaptación personalizada a la estructura ósea, mientras que el relleno poroso de espuma permite ajustes específicos del poro según el paciente. La espuma favorece el crecimiento celular, además de ser resistente a la presión y bioactiva. Justamente esta combinación de proceso y material es la gran ventaja de la nueva solución. "Trabajamos con materiales comercialmente disponibles como hidroxiapatita o tricalciofosfato y ahora comenzamos con las pruebas biológicas de nuestras sustancias", explica el Dr. Matthias Ahlhelm, director de proyecto en IKTS.

Estructuras microfabricadas mediante impresión 3D

En el área de impresión 3D, también trabaja Multiphoton Optics. La empresa fabrica una plataforma de impresión 3D de alta precisión ('LithoProf3D') y software ('LithoSoft3D') para la fabricación aditiva y sustractiva de estructuras con formas arbitrarias, ya sea en volumen o en la superficie de materiales. La tecnología permite la fabricación de interconectores ópticos 3D de alta precisión, microópticas en formas libres, productos biomédicos como andamios para ingeniería de tejidos, microfluidos, células y estructuras de liberación de fármacos. Recientemente, Multiphoton Optics demostró las capacidades de su plataforma de impresión 3D mediante la fabricación de pilas de microestructuras. Estas pilas se asemejan a una óptica de endoscopio, compuesta por cinco lentes de formas libres diferentes y otras estructuras, es decir, un total de diez superficies con formas distintas. "Las estructuras microópticas representan cada vez más componentes clave de sistemas médicos altamente integrados. Para ello, presentaremos en COMPAMED muestras que demuestran la capacidad de nuestro proceso en este campo", dice Felix Kiesel, director de ventas de Multiphoton Optics.

Otro punto destacado de COMPAMED 2017 es la línea de productos 'Cobra' de Silicon Microstructures (SMI), el primer sensor de presión comercialmente disponible con un cable conectado, que encaja en instrumentos con un diámetro de Charrière. Charrière es una medida en medicina para el diámetro externo de cánulas y catéteres, donde tres Charrière equivalen a un milímetro. Los sensores son pequeños (de 220 micrómetros de ancho), estables e inteligentes, y existen versiones digital y analógica con amplificación. En la feria, SMI mostrará cómo esta disposición de sensores puede reducir riesgos en urodinámica, endourología, cardiología, cirugía de emergencia, monitoreo de presión intracraneal y otros procedimientos.

El mundo de las soluciones pequeñas y más pequeñas para la tecnología médica sigue siendo un componente importante de COMPAMED en Düsseldorf, y como en años anteriores, también se presentará y profundizará en el COMPAMED HIGHTECH FORUM del IVAM en el hall 8a. Los enfoques principales de este año, además de la microtecnología, son nanotecnologías, tecnología de producción y control de procesos. Paralelamente, especialistas presentarán en el COMPAMED SUPPLIERS FORUM de la revista especializada DeviceMed en el hall 8b los desarrollos actuales en toda la cadena de procesos de la tecnología médica, con especial atención a la digitalización, wearables, impresión 3D y regulaciones.