Días de Mecatrónica Karlsruhe 2008:

Los sistemas mecatrónicos altamente complejos ya son indispensables en la tecnología médica y áreas relacionadas. Aceleran los diagnósticos, conducen a una lucha más eficiente contra las enfermedades y minimizan la magnitud de las intervenciones quirúrgicas. Como ejemplos conocidos en las ciencias de la vida, se encuentran los sistemas analíticos microfluídicos, por ejemplo, sistemas Lab-on-Chip para electroforesis capilar, y en medicina así como en ingeniería biomédica, sistemas de operación miniaturizados basados en endoscopios y sistemas de stents. En el marco de los Días de Mecatrónica del 15 al 16 de septiembre de 2008 en el Centro de Congresos de Karlsruhe, una sesión especial de tecnología médica abordará, mediante ponencias seleccionadas, el potencial de la bio-microsistemas, es decir, el uso de sistemas basados en microtecnología en las ciencias de la vida, la medicina y la ingeniería biomédica. El PD Dr. Andreas Guber, del Centro de Investigación Karlsruhe, presentará en una conferencia introductoria los temas principales de la bio-microsistemas, que abarca desde biomateriales, biosensores, ingeniería de tejidos (?cultivo de tejidos?) hasta diagnósticos y terapias mínimamente invasivas en cirugía. Estos serán profundizados posteriormente en ponencias individuales.

Tecnología de microsistemas para productos médicos
Diagnóstico rápido e indoloro y administración eficiente de medicamentos
Las ciencias de la vida se desarrollan como el campo de aplicación más importante de la micro y nano tecnología. En el futuro, se empleará un número mucho mayor de medicamentos en un menor número de pacientes, con la ventaja de una eficacia muy específica y alta; esto se logra mediante un diagnóstico y localización precisos de la enfermedad, así como mediante la clasificación del paciente para garantizar una alta eficacia del medicamento y excluir efectos secundarios peligrosos. La micro y nano tecnología se emplea en el desarrollo de nuevos principios activos farmacéuticos, nuevos sistemas de administración de medicamentos y en diagnósticos rápidos e indoloros. Con los biochips ya disponibles, se pueden realizar diagnósticos rápidos en el lugar (Point of Care) con cantidades mínimas de sangre u otros fluidos corporales. Con el microspectrómetro de Boehringer Ingelheim micro Parts, hoy en día, se puede determinar sin contacto el primer valor sanguíneo, la bilirrubina, mediante espectroscopía óptica. Como ejemplo de un nuevo sistema de administración de medicamentos, que solo fue posible gracias a la tecnología de microsistemas, el Dr. Reiner Wechsung, de Boehringer Ingelheim micro Parts GmbH, presenta el inhalador sin gas propulsor Respimat, utilizado para tratar enfermedades respiratorias. Los proyectos de investigación en todo el mundo con nanopartículas como transportadores de medicamentos tienen como objetivo tratar localmente focos de enfermedad como el cáncer, sin dañar el tejido sano circundante. En este campo, ya se están realizando las primeras pruebas clínicas, por lo que se espera un avance significativo en la terapia contra el cáncer en unos años.

Uso de aleaciones con memoria de forma y superelásticas en tecnología médica
Las aleaciones que, como el níquel titanio (NiTi), pueden cambiar su forma geométrica tras una transformación reversible en la estructura cristalina (transformación martensítica), se llaman aleaciones con memoria de forma. Se distingue entre el efecto de memoria de forma térmico, una aleación que puede deformarse aparentemente de forma plástica por debajo de una cierta temperatura y que, al volver a calentarla, recuerda su forma original, y el efecto de memoria de forma mecánico, una aleación que, tras la aplicación de una tensión externa, presenta una alta deformabilidad aparentemente elástica. La excelente biocompatibilidad, la seguridad en caso de fallos, la constancia de tensión y la compatibilidad con MRI han contribuido a que el NiTi sea un material imprescindible en tecnología médica. Actualmente, la aleación se emplea en instrumentos para neurocirugía, cirugía vascular y cirugía cardíaca. Bernd Vogel, de ENDOSMART GmbH, describe desarrollos en el campo de la tecnología médica basados en las propiedades de la aleación NiTi.

Sistemas de stents – tecnologías innovadoras y aplicaciones futuras
Los stents son implantes microprecisos, filigranos, cilíndricos, generalmente fabricados en metales, con estructuras generalmente en forma de malla, utilizados para ensanchar arterias estrechadas. Debido a su riesgo quirúrgico mínimo, estos componentes micromecánicos tienen un gran éxito. La tendencia continua hacia la miniaturización, combinada con técnicas de aplicación mínimamente invasivas, se refleja en soluciones mecatrónicas macro y micro durante el proceso de desarrollo y fabricación de estos implantes: una variedad de requisitos biomédicos, como principios de funcionamiento, componentes del sistema, seguridad y biocompatibilidad, deben integrarse en el producto final. Se caracterizan conceptos innovadores para sistemas avanzados de stents, ejemplificados en stents coronarios y periféricos, sistemas de filtración, sistemas de cierre internos del corazón (PFO) y sistemas de válvulas cardíacas (PAV). Además de los métodos de desarrollo de productos ingenieriles, Gerd Siekmeyer, de Admedes Schuessler GmbH, describe la complejidad y la estrategia de implementación para la realización de implantes médicos de ultra precisión, que surgen del equilibrio entre diversas necesidades clínicas, de diseño y de fabricación, así como regulaciones de aprobación.

Se presentan brevemente nuevas y innovadoras tecnologías textiles, generalmente hechas de fibras monofilamento o multifilamento poliméricas, que amplían las aplicaciones clínicas de los sistemas de stents metálicos puros, así como su potencial de aplicación futura, como en sistemas de stents para aneurismas de la aorta abdominal (AAA). También se muestran tendencias y desarrollos micromecánicos en sistemas de stents (por ejemplo, en sistemas de stents metálicos, biodegradables o poliméricos). Se completa esta ponencia con nuevas aplicaciones médicas para microstents en el campo neuronal.

¿Ingeniería de tejidos? – Fabricación de tejidos artificiales funcionales para aplicaciones en ciencias de la vida
La capacidad del cuerpo humano para regenerar tejidos u órganos disminuye con la edad. Esto conduce a enfermedades que, hasta ahora, solo podían tratarse sintomáticamente. La disciplina relativamente joven de la ciencia, la ingeniería de tejidos, tiene como objetivo crear tejidos funcionales como reemplazo biológico. Esto se logra mediante células vivas cultivadas en biorreactores especialmente diseñados para ello. Estos tejidos artificiales y estables a largo plazo pueden ser útiles no solo en aplicaciones clínicas como tejidos humanos, sino también en la investigación básica en biología, toxicología o desarrollo farmacéutico. Después de una breve introducción a este campo interdisciplinario, el Dr.-Ing. Giselbrecht, del Centro de Investigación Karlsruhe, presentará en su conferencia los aspectos materiales y de ingeniería de la ingeniería de tejidos. Gracias a la miniaturización de componentes y a la integración de elementos y subsistemas fabricados mediante microtecnología, se logra una optimización continua de los dispositivos disponibles y la creación de sistemas completamente nuevos. Con el uso constante de la bio-microsistemas, en el futuro se esperan innovaciones técnicas en los campos mencionados, beneficiando a la industria y a las áreas de investigación y desarrollo relacionadas.