Desarrollo de membranas difusivas para el control de metabolitos en un hígado bio-artificial

Abstract

El hígado ocupa un lugar central en el metabolismo corporal manteniendo la homeostasis. La insuficiencia hepática produce una hipoglucemia y la elevación de los niveles plasmáticos de numerosas catabolitos como bilirrubina, amoníaco, lactato, ácidos grasos libres y aminoácidos aromáticos. La acumulación de estas sustancias puede originar una falla multi-orgánica que puede llegar a ser letal. A pesar de la efectividad del trasplante hepático en la supervivencia de pacientes con falla hepática, la utilidad de esta terapia sigue siendo limitada debido a la escasa disponibilidad de órganos. Por otro lado, no existe aún un dispositivo efectivo para pacientes con falla hepática aguda que evite el trasplante hepático, a diferencia de lo que ocurre con las fallas de otros órganos, para las cuales existen terapias de soporte. Las terapias de soporte hepático con resultados más promisorios están basadas en sistemas híbridos o bio-artificiales, formados por dos componentes: uno biológico (células del parénquima hepático), y uno sintético, que sirva de soporte físico y funcional. En este sentido, el objetivo de este plan de tesis consistió en la obtención y estudio de las propiedades difusivas de un nuevo material filtrante para su utilización como soporte sintético de un hígado bioartificial extracorpóreo (BAL) de manera de controlar el intercambio de sustancias entre la sangre y las células. Es este trabajo se prepararon un nuevo tipo de membrana de intercambio de solutos en base a hidrogeles de poliacrilamida (poliAAm) y polimetacrilato en el interior de una membrana, mediante una técnica de polimerización iniciada por radiación ionizante. El hidrogel confinado de poliAAm 0,5% y un 1% de entrecruzamiento fue el que mostró las mejores propiedades de difusión de solutos de bajo PM, como la glucosa, y una selectividad mayor a 2,2 veces en la difusión de albumina respecto de las inmunoglobulinas, principal proteína del sistema inmunológico. También se caracterizaron funcionalmente esferoides hepáticos porcinos como potencial componente biológico del BAL, determinándose los requerimientos de oxígeno y su capacidad de detoxificación, parámetros clave para el escalado de un prototipo funcional de BAL. A partir de la caracterización de los dos componentes, el sintético y biológico, se prepararon dispositivos BAL conteniendo las membranas desarrollas a escala reducida para explorar y resolver posibles inconvenientes de ensamblado y comprobar la factibilidad de su construcción. Finalmente se obtuvo un dispositivo que reunió los requisitos mínimos planteados como son el control de transferencia de solutos, transferencia de oxígeno, y mantenimiento de la viabilidad de los esferoides hepáticos. Esto permitió estimar las dimensiones de un dispositivo BAL para su aplicación clínica y su capacidad de detoxificación máxima esperada de acuerdo a los datos experimentales obtenidos en este trabajo.