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Martes 25 de Junio de 2019

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BiliLed: Fuente de Luz Azul para el Tratamiento de la Hiperbilirrubinemia Neonatal

Judith Sutz, invesigadora de la Universidad de la República y Coordinadora de la Unidad Académica de la Comisión Sectorial de Investigación Científica, nos presenta un somero reporte sobre lo que singifica una de las creaciones científicas más importantes de la Universidad en los últimos tiempos: el BiliLed.

1.- El problema
60% de los recién nacidos tienen ictericia, derivada de una concentración elevada de bilirrubina en la sangre. En ocasiones, cuando dicha concentración es elevada, es importante eliminar las moléculas de bilirrubina, para lo cual es particularmente adecuado recurrir a un tratamiento de fototerapia. En efecto, la luz, en una franja delimitada del espectro visible en el azul, es capaz de transformar la molécula de bilirrubina en otra fácilmente excretable por el organismo.

2.- Antecedentes
Los equipos de fototerapia existentes hasta el momento presentan dos grandes problemas: primero, utilizan fuentes de luz de amplio espectro, por lo cual presentan concentraciones bajas en el espectro necesario, lo que hace que el niño deba estar expuesto a la fuente lumínica hasta varios días para lograr el efecto deseado y, además, puede verse expuesto a espectros no recomendables; segundo, se rompen muy fácilmente, teniendo una vida útil corta.

3.- La nueva tecnología
El uso de microelectrónica, a través de diodos de emisión luminosa, LED por su sigla en inglés, tiene la capacidad de resolver potencialmente ambos problemas, porque permite emitir luz en un espectro muy preciso y porque da lugar a dispositivos extraordinariamente robustos. Sin embargo, la potencia lumínica de un LED es muy pequeña, por lo que, en principio, hacen falta muchos centenares de LEDs para alcanzar la potencia necesaria para la transformación de las moléculas de bilirrubina.
Los equipos de tecnología estandar cuestan varios miles de dólares; los primeros equipos de fototerapia basados en microelectrónica (los hay norteamericanos, europeos, argentinos, brasileños) si bien menos costosos, utilizan masivamente los diodos emisores de luz, que constituyen la parte más cara del equipo, para lograr la potencia necesaria.
60% de los recién nacidos tienen ictericia, derivada de una concentración elevada de bilirrubina en la sangre. En ocasiones, cuando dicha concentración es demasiado alta, es importante eliminar las moléculas de bilirrubina, para lo cual es particularmente adecuado recurrir a un tratamiento de fototerapia. En efecto, la luz, en una franja delimitada del espectro visible del azul, es capaz de degradar la molécula de bilirrubina.

4.- La necesidad detectada
En el reciente libro compilado por Franco Simini, “Ingeniería Biomédica. Perspectivas desde el Uruguay”, 2007, se da cuenta de la detección de una carencia en los equipos de fototerapia utilizados por parte del equipo clínico de neonatología de la Universidad de la República “por la imposibilidad de calibrar las radiaciones efectivamente recibidas por la piel del recién nacido, por el alto costo de las lámparas de repuesto y por ende por la baja disponibilidad de la terapia en el momento en que se la necesita” (Simini, 2007: 375). Se contacta a partir de allí al Instituto de Física de la Facultad de Ingeniería.

5.- El enfoque uruguayo
El Dr. Horacio Failache, Profesor Adjunto en Dedicación Total del Instituto de Física de la Facultad de Ingeniería (IFFI), desarrolló una innovación que le permite construir un equipo de fototerapia de base microelectrónica con cinco veces menos LEDs que los equipos que actualmente utilizan la misma tecnología, lo que a la vez reduce el tamaño del dispositivo, focaliza mejor la fuente de luz (lo que reduce el tiempo de tratamiento) y reduce el precio del equipo a 600 o 700 dólares. Una de las prestaciones que permite el equipo uruguayo es tratar bebés en incubadora. La búsqueda estuvo orientada a concentrar la luz, optimizando el emisor para evitar pérdidas: al lograrlo, se consiguió la potencia necesaria con muchos menos LEDs. Este desarrollo se realizó con fondos del PEDECIBA-Física y el primer prototipo fue probado y estudiado por el equipo clínico de neonatología del Servicio de Recién Nacidos del Hospital Pereira Rossell. De allí surgieron necesidades de ajuste, entrando en juego el Núcleo de Ingeniería Biomédica.
Vale la pena destacar que la “solución uruguaya”, buscada por no haberse encontrado desarrollos a nivel internacional que resolvieran adecuadamente el problema planteado, resultó finalmente muy diferente (y quizá mejor) de lo que luego apareció como la solución microelectrónica “del resto del mundo”.
“En el equipo clínico de neonatología de la Universidad de la República se detecta una carencia en el equipamiento de fototerapia ultravioleta por la imposibilidad de calibrar las radiaciones efectivamente recibidas por la piel del recién nacido, por el alto costo de las lámparas de repuesto y por ende por la baja disponibilidad de la terapia en el momento en que se la necesita” (Simini, 2007: 375). Se contacta a partir de allí al Instituto de Física de la Facultad de Ingeniería.

6.- El aporte del Núcleo de Ingeniería Biomédica (NIB)
En el NIB, Instituto de Ingeniería Eléctrica, y en el IFFI, se realizaron una serie de trabajos de armado, ampliación y prueba sobre el prototipo inicial de acuerdo a las especificaciones surgidas en el período de prueba e investigación. En colaboración con el Departamento de Neonatología del Hospital de Clínicas se producen dos nuevos prototipos mejorados de BiliLED para uso clínico, que fueron utilizados en el Hospital Pereyra Rossell y el propio Hospital de Clínicas entre 2002 y 2004.
Cabe destacar que, en opinión del inventor, en lo que acuerda también el NIB, el aspecto más complejo de resolver no fue el estrictamente técnico, sino el asociado con el más amplio de la innovación, en este caso, encontrar la empresa a la que transferir la tecnología.

7.- Preparando la transferencia
El Programa AMSUD-Pasteur, con fondos PNUD, realiza en 2004 un llamado a "Desarrollo de iniciativas biotecnológicas: vinculación y valorización de la investigación", otorgando 4 premios de U$S 7.000 cada uno a “iniciativas que hayan generado resultados relevantes en el área biotecnológica, con énfasis en la salud y el ambiente humano, brindando financiamiento que facilite los planes de patentamiento (si corresponde) y el progreso de los componentes de interés comercial y empresarial.” El NIB y el IFFI presentan a BiliLED y gana uno de los premios, con el cual durante 2005 ajusta el prototipo a los requerimientos de producción industrial. Luego, “...en 2006 el equipo obtiene la autorización del Ministerio de Salud Pública en base a las certificaciones exigidas” (op.cit.); en junio de 2006 se firma el convenio de transferencia tecnológica entre la Universidad de la República y la empresa Controles S.A. para la producción y comercialización de BiliLED. La empresa invierte en desarrollo para adaptar el equipo a las capacidades de producción local, algo alejadas de las condiciones de producción en pequeña escala a nivel universitario. En el mismo convenio se estipulaba que la empresa Controles produciría 5 equipos financiados con los fondos del premio antes mencionado, los que se procede a donar a diversas instituciones de asistencia pública de salud en julio 2007.
BiliLED entra, en calidad de “Producido bajo licencia de la Universidad de la República” en Uruguay y en el mercado de equipos biomédicos del MERCOSUR.
En el NIB, Instituto de Ingeniería Eléctrica, se realizó una serie de trabajos de armado, ampliación y prueba sobre el prototipo inicial de acuerdo a las especificaciones surgidas en el período de prueba e investigación. En colaboración con el Departamento de Neonatología del Hospital de Clínicas se producen dos nuevos prototipos mejorados de BiliLED para uso clínico, que fueron utilizados en el Hospital Pereyra Rossell y el propio Hospital de Clínicas entre 2002 y 2004.

8.- Una larga historia
Esta historia es más larga aún de lo que sabíamos muchos. El Dr. Failache anota que José Obes Polleri y Walter S. Hill, pioneros del tratamiento de la Ictericia por fototerapia cuando todavía era desconocida en EEUU (no sin embargo en Europa), fueron uruguayos y realizaron sus investigaciones en Uruguay. Probablemente en Uruguay estuvieron algunos de los primeros equipos de fototerapia para tratar esta patología.
Entrando en lo más conocido, sólo mencionar neonatología y Hospital de Clínicas remite a la memoria de Roberto Caldeiro Barcia: en torno a sus trabajos, desde los años 1950, se gestó una estrecha colaboración entre médicos e ingenieros que tuvo largo alcance. En los años 60, la cooperación entre las Facultades de Ingeniería y Medicina en torno a tecnologías de punta en la época se desarrolló en el marco del Laboratorio de Bioelectrónica, emprendimiento conjunto entre ambas facultades. En esa época también, un visionario de la Facultad de Ingeniería, Ricardo Pérez Iribarren, impulsaba en el Instituto de Ingeniería Eléctrica la investigación en técnicas digitales. En los años 90 diversos apoyos nacionales, varios de ellos de la Comisión Sectorial de Investigación Científica, potencian el desarrollo de capacidades en microelectrónica en la Facultad de Ingeniería; en 1995 en particular, un apoyo de U$S 80.000 sienta las bases formales del Núcleo de Ingeniería Biomédica, que además de realizar investigación y desarrollo tecnológico ofrece la especialización de Ingeniero Biomédico. El grupo de investigación en Espectroscopia Láser del Instituto de Física de la Facultad de Ingeniería, formado a comienzos de la década de 1990, tiene una intensa trayectoria de trabajo. Parte de éste consiste en diseñar fuentes de luz para su propia investigación experimental; en el caso de BiliLED esa capacidad de diseño pudo expresarse fuera del laboratorio. A esta larga historia se suma otra, que da cuenta de que exista capacidad empresarial en electrónica profesional para asumir la producción y comercialización en Uruguay y fuera de fronteras de BiliLED.


9.- Conclusión: En palabras de los protagonistas
“Hemos desarrollado una fuente de luz de estado sólido, encontrando una disposición específica de LEDs y elementos ópticos que permite, de forma extremadamente sencilla, obtener un patrón ideal de iluminación, logrando así gran eficiencia en la iluminación. La lámpara construida presenta una intensidad muy superior a la intensidad máxima obtenida hasta el día de hoy con la mayoría de los equipos comerciales, un espectro de emisión con características óptimas para el tratamiento de la Ictericia, que se materializa en un equipo de gran robustez frente a golpes o vibraciones y con una larga vida media. Además, la eficiencia en la iluminación tiene como consecuencia directa la utilización de un número de LEDs muy bajo con la consecuencia directa de que el equipo sea sorprendentemente compacto y de bajo costo.
Dada la alta intensidad de tratamiento, sin precedentes en otros equipos, es posible reducir a 12 o 24 horas el tiempo de tratamiento con fototerapia, que es del orden de 76 horas o más con el equipamiento estándar, e incluso concebir un tratamiento por fototerapia de “Alta intensidad”, que podría evitar la tan agresiva y riesgosa transfusión recomendada en algunos casos graves de Ictericia.
Catorce equipos son utilizados hoy (agosto 2007), en diversas instituciones de asistencia Pública (H. Pereira Rosell (x7), H. de Clínicas (x3), H. Escuela del Litoral (x1), H. de Maldonado (x1), Sanat. Cansani (x1)) y en una mutualista del interior (CRAMI (x1)). El equipo ha demostrado un desempeño excelente en el tratamiento de la Ictericia Neonatal y una amplia aceptación por parte del personal médico y de enfermería.”

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Por Judith Sutz
Publicado el jueves 16 de agosto de 2007
 
 

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