Ciencia 'made in Cali': investigadores avanzan en el desarrollo de un páncreas artificial

En Colombia se calcula que el 8,5 % de los mayores de 18 años sufre de diabetes. Es decir, que cerca de 4 millones de personas tienen esta condición. Se estima que después de los 40 años, 1 de cada 10 personas es diagnosticada con diabetes.

La diabetes sacarina, diabetes mellitus o popularmente conocida como diabetes, es una enfermedad crónica que aparece cuando el páncreas no secreta suficiente insulina o cuando el organismo no utiliza eficazmente la insulina que produce.

Según la Organización Mundial de la Salud, OMS, en 2019, más de 1.5 millones de personas murieron por diabetes, cifra que los investigadores de la Universidad Antonio Nariño, UAN, de Cali, desean reducir diseñando algoritmos de control para un Páncreas Artificial, mejorando la calidad de vida de los pacientes con diabetes tipo 1, los cuales tienen una deficiencia en la regeneración de insulina o no la genera .

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La insulina es una de las hormonas principales que regula el azúcar en la sangre. La mayoría de los pacientes con diabetes tipo 1 necesitan un suministro de insulina exógena que permita contrarrestar el incremento de glucosa causado por el consumo de alimentos.

Para tener nuevas alternativas de tratamiento se han realizado varios avances tecnológicos, así los pacientes pueden cambiar las inyecciones diarias de insulina y mejorar su calidad de vida.

Uno de estos nuevos avances es un dispositivo llamado Páncreas Artificial.

En la Universidad Antonio Nariño, UAN, de Cali, se viene trabajando desde hace varios años en mejorar el sistema de control de un Páncreas Artificial de tal forma que sea más seguro y eficiente con el fin de reducir la intervención de los pacientes en su control de glucosa.

Fabián León, profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Biomédica de la UAN y líder de la investigación, comenta que desde el 2008, año en el cual realizaba su tesis doctoral en España, comenzó a trabajar el tema del Páncreas Artificial, el cual, en ese momento, a nivel de desarrollo, estaba limitado, lo que provocó que a su regreso a Colombia buscara adelantos propios en el país, generando nuevos algoritmos de control y progresos a partir de nuevas estrategias.

Un Páncreas Artificial como el que están desarrollando los investigadores de la UAN, en asocio con diversas Instituciones de Educación Superior nacionales e internacionales, consta de un sensor continuo de glucosa, una bomba de infusión de insulina y un algoritmo de control que determina la dosis que debe ser suministrada al paciente en cada momento. Es en el algoritmo de control donde se han enfocado los investigadores, creando diferencias comparativas con otros dispositivos.

“El sistema se centró en el diseño del algoritmo de control, es decir, la parte inteligente que determina la cantidad de insulina que debe ser suministrada al paciente cada momento. Nuestro sistema busca que las personas con diabetes no deban intervenir en las decisiones más difíciles de su terapia, ya que estas pueden ser calculadas de forma automática en función de la cantidad de glucosa que mide el sensor y otras consideraciones relacionadas con la dinámica del paciente”, explica el profesor León.

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El docente agrega que durante la investigación han venido desarrollando algoritmos que permiten prevenir los eventos de hipoglucemia (niveles bajos de azúcar en la sangre), los cuales son las condiciones que mayor temor generan en los pacientes debido a las terribles consecuencias que pueden generar en la salud.

Los investigadores de la Universidad Antonio Nariño usan los sensores continuos de glucemia y bombas de infusión de insulina mínimamente invasivos para la regulación de la glucosa en pacientes con diabetes tipo 1. A través de avanzados algoritmos crean una función que determina si se necesita suministrar mayor o menor cantidad de insulina dependiendo de las fuentes de variabilidad: de si se está realizando una ingesta de alimentos, si se hace ejercicio, si es de día o de noche…

León explica que el diseño del algoritmo determina la cantidad de insulina que debe ser suministrada automáticamente al paciente en cada momento, en función de la cantidad de glucosa que mide el sensor y de estimaciones con incertidumbre en la cantidad de insulina que sigue activa en el cuerpo.

A medida que ha pasado el tiempo la investigación ha ido creciendo y con ello el resultado de nuevos algoritmos. El profesor y colaborador Andrés Jutinico ha desarrollado junto con el equipo de trabajo un algoritmo que se basa en la alternancia de sistemas lineales como técnica de control. Este tipo de algoritmos se utilizan acorde a la variabilidad de los distintos usuarios en las distintas condiciones de operación. El objetivo es provocar que los pacientes se sientan cada vez mejor sin tener la estricta necesidad de ir a un control médico.

La diabetes es una de las principales causas de muerte en personas de 30 a 70 años. Esta favorece la aparición de infartos al corazón, trombosis cerebral y deteriora los riñones.

Por otro lado, David Rodríguez, estudiante de doctorado cuya tesis está vinculada al desarrollo del Páncreas Artificial, manifiesta que los pacientes que se enfrentarán a este procedimiento deben tener claridad de los conceptos del tratamiento con insulina, ya que si este se aplica erróneamente podría ponerse en riesgo, provocando una hipoglucemia o resultados negativos a corto y largo plazo.

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El profesor Fabián León enfatiza que es sumamente importante que los pacientes con diabetes tengan conocimiento de qué tan rápido actúa la insulina que se inyectan y cuánto puede durar en el organismo, tema principal que se ha incorporado en los algoritmos de control automáticos, debido a que sin su correcta estimación los pacientes no podrán reaccionar apropiadamente a los distintos acontecimientos adversos que se presentan en el control su diabetes.

Para que concluya la investigación del Páncreas Artificial es necesario tener ensayos clínicos con pacientes reales, con los cuales hasta ahora no han interactuado, ya que se ha trabajado con un simulador aprobado por la FDA (Administración de Medicamentos y Alimentos). Por tal motivo se ha creado una aplicación que permite interactuar con los pacientes para evaluar clínicamente los avances ya validados de forma preclínica.

También, es imprescindible la aprobación del Invima (Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos), el cual regula el uso de dispositivos. Además, contar con los avales éticos del Comité de Ética Clínica para recibir el aval en Colombia de esta investigación.