Las personas que padecen una enfermedad renal en etapa terminal con frecuencia se someten a diálisis en un horario fijo. Para los pacientes, este lavado artificial de la sangre es una carga importante. Para eliminar las toxinas de la sangre, Se requieren grandes cantidades de agua de diálisis para su aprobación. Hasta ahora no ha habido ninguna solución para recuperar este dializado de forma rentable. Por lo tanto, los investigadores de Fraunhofer están desarrollando un método de criopurificación que aclara el agua sin perderla. Este enfoque no solo reduce los costos, sino que incluso puede allanar el camino para un riñón artificial portátil mediante un tratamiento de diálisis a largo plazo más suave con total autonomía de agua.

Unos 90, 000 personas en Alemania cada año deben someterse a diálisis tres veces por semana durante cuatro a cinco horas, porque sus riñones ya no funcionan correctamente y no pueden eliminar las toxinas lo suficiente. Durante el tratamiento, los metabolitos dañinos se eliminan de la sangre transfiriéndolos fuera del cuerpo a través de una membrana semipermeable a un líquido de diálisis dedicado llamado dializado. Los poros de la membrana son tan estrechos que solo las toxinas hasta cierto tamaño pueden pasar por ellos. Pequeñas moléculas como el agua, electrolitos y toxinas urémicas:urea, ácido úrico y creatinina:transitan la membrana al líquido limpiador, mientras que las moléculas grandes como las proteínas y las células sanguíneas son rechazadas. La sangre entera se recircula y se depura aproximadamente tres veces por hora.

El dializado solo se puede usar una vez

Para un tratamiento de diálisis, aprox. Se requieren 400 litros de dializado. Los hospitales y centros de diálisis preparan esta agua mediante sistemas de ósmosis inversa, que consumen mucha energía y son costosos. Es un desafío que el dializado solo se pueda utilizar una vez, ya que desaparece como agua residual después del tratamiento de purificación de sangre. Para tratar 90, 000 pacientes al año, esto requiere más de 5,6 millones de metros cúbicos de agua ultrapura. En muchas regiones del mundo no se cumple este requisito. Según estimaciones, más de un millón de personas mueren cada año por no tener acceso a la diálisis.

"El agua de diálisis es preciosa. El agua de diálisis de un año de Alemania llena un cubo de 175 m. Hasta ahora no ha habido un método rentable para recuperar el dializado, "dice el Dr. Rainer Goldau, científico del Departamento de Inmunomodulación Extracorpórea del Instituto Fraunhofer de Terapia Celular e Inmunología IZI en Rostock, cuyo trabajo de investigación se centra en este tema. El cuerpo produce aproximadamente 25 gramos de urea todos los días. Esta molécula, que tiene casi el tamaño molecular del agua, también pasa la membrana del filtro al dializado. La técnica de ósmosis inversa, empleada para generar agua potable, no tiene una tasa de rechazo suficiente para la urea, haciéndolo inadecuado para la recuperación del agua de diálisis. Aunque existen elaboradas técnicas enzimáticas capaces de aclarar el dializado de modo que pueda reutilizarse en los pacientes, los filtros y cartuchos necesarios para ellos son muy caros. Las regiones de gran indigencia en combinación con escasez de agua no pueden permitirse tales técnicas.

Diálisis con agua intrínseca del paciente

Por lo tanto, el Dr. Goldau está investigando otra variante llamada criopurificación, que se basa en la concentración por congelación conocida de las industrias de bebidas. El objetivo es recuperar más del 90% del agua extraída de los pacientes mediante este método. La idea es aumentar la concentración de toxinas a solo esos dos o tres litros de agua por día que de todos modos deben eliminarse durante cada diálisis. Los pacientes pueden rellenar esta agua bebiendo. El resto, generalmente de 25 a 30 litros por día, se aclara y se retroalimenta para la diálisis. "En nuestros experimentos, el volumen de agua que debe desecharse es inferior al 10 por ciento. Esta cantidad es necesaria para filtrar las toxinas. Por lo tanto, en lo que respecta a la concentración ascendente, nuestra técnica es casi tan eficaz como los propios riñones, "dice Goldau. De esta manera, el investigador y su equipo quieren establecer una diálisis adecuada que utilice los propios recursos hídricos del paciente sin deshidratarse. Ya no se necesitarían filtros y cartuchos costosos.

Pero, ¿cómo funciona la criopurificación? Aprovecha la capacidad de los cristales de hielo para excluir todas las contaminaciones disueltas previamente. Son repelidos a la superficie del cristal. "Los cristales de hielo que se forman cuando el agua se congela tienen la capacidad de expulsar impurezas simultáneamente. Esto permite separar todas las toxinas urémicas, es decir, productos de desecho metabólicos que el cuerpo necesita eliminar a través de la orina, "explica Goldau. Este procedimiento se puede implementar dentro de las columnas de lavado que son habituales en las industrias de bebidas o químicas. Para diálisis móvil, una pequeña columna de lavado es suficiente para producir de 30 a 40 ml / min de dializado. Para preparar dializado fresco, sólo se requiere una pequeña cantidad de energía. La electricidad podría extraerse arbitrariamente de la red, una batería de automóvil o paneles solares. Se está construyendo un demostrador de laboratorio respectivo con un enfriador y se ha presentado una solicitud de patente para el proceso. Los investigadores están trabajando actualmente en una solución automatizada, para cuyo desarrollo todavía necesitan el apoyo de socios industriales.

Riñón portátil para diálisis domiciliaria

"Nuestra forma de diálisis puede incluso diseñarse para ser móvil; la hemodiálisis portátil sería factible". En la visión del investigador de Rostock, el paciente cuenta con un acceso vascular a través del cual se extraen y devuelven la sangre y el exceso de agua. Este está conectado a un chaleco con una membrana de filtro de diálisis, que contiene cámaras de agua desechables de hasta 4 litros de volumen. Cada dos o tres horas, el paciente conecta el chaleco a una unidad base no estacionaria, que enjuaga el dializado residual y vuelve a llenar el agua dulce, ambos dentro del mismo período, es necesario que una persona sana vaya al baño.

La diálisis actual en los hospitales ejerce una gran presión sobre el cuerpo y afecta en gran medida la calidad de vida de los pacientes. Según estudios, sólo entre el 20 y el 40 por ciento de los pacientes siguen vivos después de diez años. Con diálisis a largo plazo que es independiente del agua del grifo y se puede realizar en cualquier momento en el hogar o en el trabajo, la tasa de morbilidad y los costos de diálisis podrían reducirse. Además, también estaría disponible para las personas dentro de los cinturones de sequía en todo el mundo. Otra ventaja es que los centros de diálisis y los hospitales podrían reducir sus costos de agua. Goldau estima que su proceso podría ahorrar el 90 por ciento del agua, y por lo tanto también el agua residual, utilizada para diálisis. ya que está en un ciclo de recuperación. "La mayor parte del agua se recicla". El físico espera que el sistema pueda estar listo para el mercado en un plazo de cinco a siete años desde el inicio del desarrollo.