Fantoma de sangre humana.La presente invención describe un fantoma de sangre humana y su procedimiento de obtención.

El fantoma de la invención reproduce el tamaño de elementos formes, la viscosidad y la composición porcentual de la sangre, que son sustituidos por micropartículas inertes y una base coloidal de Agar-Agar, colorante rojo y agua. El producto obtenido soluciona el problema de la transición experimental in vitro a in vivo, así como el mejoramiento y calibración de equipos de bioingeniería y biomedicina cuyos fines sean el tratamiento, diagnóstico o análisis de sangre humana

Fantoma de sangre humana.

Sector técnico

La presente invención está comprendida en el sector técnico de la micro y nanotecnología, más concretamente en sus aplicaciones de bioingeniería y biomedicina. Aplica a la simulación de biofluidos para la experimentación in vitro, prueba y calibración de equipos de bioingeniería y biomedicina, cuyo principal objetivo involucra el análisis o tratamiento de sangre humana.

Estado de la técnica

El alcance de las tecnologías actuales a las escalas celulares (micro y nanométricas), hace necesario el conocimiento de las interacciones que pudieran tener las nuevas aplicaciones de estas tecnologías con sistemas, órganos y biofluidos del cuerpo humano. Aunado a lo anterior, los equipos biomédicos utilizados en el diagnóstico o tratamiento de sangre humana requieren ser calibrados y probados para garantizar su funcionamiento efectivo ya que sus finalidades deben ser tan precisas como escalas celulares se deseen alcanzar. Tanto el calibrado como la prueba de los equipos mencionados difieren dependiendo del grado de libertad que se desee abordar por ejemplo: estrés y erosión ocasionado por la presión ejercida del flujo sobre las paredes de las sondas que componen los equipos, los efectos producidos por la viscosidad del fluido, tanto en las sondas como en posibles membranas de filtrado, la efectividad de dicha membrana de filtrado para retener los elementos sanguíneos que se deseen separar, etc. Resulta entonces deseable tener simuladores de sangre humana que cumplan con varias o todas las características que definen a la misma.

Entre los simuladores de sangre de la técnica actual, la solicitud US 5,760,020 A describe una emulsión a base de lípidos en una solución de aceite de glicerina y agua que actúa como solvente, el cual proporciona en conjunto una viscosidad comprendida en el rango característico de la sangre humana. Esta emulsión ha sido utilizada para experimentación teniendo como factor principal la viscosidad del medio y aprovechando la circunstancia de que en sangre humana también hay lípidos. Sin embargo, sólo describe una viscosidad concreta, y la diferencia con la presente invención radica en que esta última presenta cobertura de un amplio espectro de viscosidades gracias a la combinación de agua y agar-agar, además de incorporar elementos que simulan los eritrocitos, leucocitos y trombocitos como los componentes de la sangre más característicos, no los lípidos. Esta referencia, por tanto, no anticipa el fantoma de la presente invención.

El documento más cercano de la técnica es la solicitud JP 2006078227 A, que describe un procedimiento para obtener un coloide que simula la sangre humana en la forma, tamaño y suavidad de los eritrocitos utilizando proteínas de pelo de cabeza, uñas, lana de oveja y/o fibras de seda. Comparativamente, la presente invención es un producto más completo ya que sus componentes no sólo asemejan eritrocitos, sino también leucocitos y trombocitos. Respecto a consideraciones de diseño y calibración de equipo biomédico así como de la experimentación in vitro, la invención permite hacer una simulación mucho más exacta de las interacciones celulares que se presentan con agentes externos y con los componentes de los equipos en cuestión. La viscosidad y composición del coloide de la invención determina la interacción del fantoma con los componentes de los equipos, y las interacciones con agentes externos quedan relacionadas con el tamaño de los elementos formes al igual que con la viscosidad final.

Existen catorce productos comerciales utilizados como simuladores de sangre, los cuales se han analizado según color bajo una luz fluorescente, color bajo una luz brillante, olor, consistencia, expansibilidad, transparencia, coagulación, tinción de la piel de un maniquí, de ropa y de la piel humana. Entre estos productos los que resultaron mejor calificados en una escala de 1-5 de acuerdo con la Society for Simulation in Healthcare (Stephen, D. et al. "The S.T.A.B. Trial-Standarized Testing of Artificial Blood. A comparative study of vartous products that may be used as artificial blood of high fidelity simulation training in the critical care setting". Society for Simulation in Healthcare, Spring 2009, Vol. 4. No. 1, pp 54-59) fueron: Simulaids Thick Blood Mix, Simulaids Powdered Blood Mix, Simulaids Powdered Mix with Gelatin, KD151 Flowing Blood Syrup y KD151 Pumping Blood. La mejor calificación fue obtenida por el producto KD151 Flowing Blood Syrup con un 3,6 promedio; los demás productos presentan inconsistencias entre los parámetros estudiados derivadas del procedimiento seguido para su obtención o por los componentes de los mismos. Entre las diez pruebas que se realizan para esta valoración, seis están relacionadas con la coloración, una con el olor y tres tienen relación con la viscosidad del coloide. Estas últimas tres valoraciones son las únicas que correspondería comparar con el fantoma de la invención, ya que las diferencias de valoración con estos productos de la técnica son sustanciales. Las ventajas fundamentales de la invención son la obtención de no una, sino de toda una gama de viscosidades características de la sangre humana, lo cual supera los productos de la técnica al poder asemejar un tipo de sangre concreto con un rango de error entre 0,05 y 0,20 mPa•s, y la incorporación de elementos que sustituyen a los eritrocitos, leucocitos y trombocitos Además, el comportamiento del coloide es congruente con el presentado por la sangre humana, un fluido no-newtoniano.

La posible incorporación de partículas que simulen los eritrocitos, leucocitos y trombocitos incluso en el mejor de los productos comerciales anteriores produciría un cambio en la viscosidad del coloide que ninguno de esos productos contempla. Su naturaleza se vería alterada. Los inventores han descubierto sin embargo que se pueden incorporar micropartículas que asemejan de una forma eficiente los orgánulos de la sangre en una base coloidal de Agar-Agar. Estas micropartículas pueden tener una densidad menor que dichos orgánulos, siendo la concentración en Agar-Agar del coloide la responsable final de la viscosidad del fantoma. La viscosidad del fantoma dependerá de la metodología y el material que en cada caso se usen para la fabricación de las micropartículas, en concreto de su peso específico. El fantoma de la invención no está por tanto ni anticipado ni sugerido en la técnica, y es producto de un proceso de elaboración que supone un hecho inventivo en sí mismo ya que es la primera vez que se contempla la combinación de todos los orgánulos y variables determinantes de la sangre humana para la obtención de un modelo tan completo. La invención resuelve una necesidad de suma importancia en la técnica en el diseño de equipos biomédicos, ya que la investigación micro y nanométrica necesita conocer las interacciones de los orgánulos celulares con cualquier posible agente externo.

La presente invención aporta una solución al problema latente de extrapolación de resultados experimentales a aplicaciones biomédicas potenciales en laboratorios, hospitales, clínicas, instituciones educativas, centros de investigación, etc. Asimismo, permite obtener una mejor evaluación de equipo biomédico cuyos fines sean el tratamiento o análisis de sangre humana, ya que por sus características permite la prueba y calibración de este tipo de equipo aportando un nivel mayor de fiabilidad a los mismos.

El problema que se plantea pues en la técnica es encontrar un simulador de sangre humana capaz de tener en cuenta todas sus características más significativas. La solución que propone la presente invención es un fantoma que incorpora micropartículas capaces de simular a los eritrocitos, leucocitos y trombocitos en una base coloidal de Agar-Agar, colorante rojo y agua desionizada con similar viscosidad a la sangre humana.

Descripción de la invención

En la actualidad se trabaja en desarrollar nuevas tecnologías y metodologías que auxilien en el diagnóstico, tratamiento y curación de enfermedades como cáncer, Alzheimer, Mal de Parkinson, etc. Una de esas soluciones es el uso de micro y nanopartículas para la disposición de fármacos, generación de hipertermia, agentes de contraste para imagenología, o guiado y focalización entre otras. Entre los elementos formes, los leucocitos pueden llegar a tener diámetros de hasta 25 μm, que son aproximadamente entre 100 y 2500 veces más grandes que las nanopartículas que se desean incorporar. Para lograrlo se requiere hacer uso del torrente sanguíneo, por lo que tener en cuenta las distintas propiedades...

1. Fantoma de sangre humana, que comprende: