Patricia Adriana de León Martínez
Aidé Saenz Galindo
Adalí Olivia Castañeda Facio
Facultad de Ciencias Químicas UadeC
Carlos Alberto Ávila Orta
Centro de Investigación en Química Aplicada
Juan Bernal Martínez
Unidad Médica Ojo Caliente
p.leon@uadec.edu.mx
La insuficiencia renal crónica (IRC) es una causa importante de mortalidad en México y el mundo1. La IRC es un trastorno de daño parcial o total de la función renal. En este trastorno existe un daño anatómico extenso, el cual afecta componentes morfológicos bá-sicos del riñón (glomérulos, tubos, vasos sanguíneos y tejido intersticial), generando la incapacidad de excretar productos metabóli-cos tóxicos como son la urea, la creatinina, el p-cresol, los fosfatos, agua, electrolitos, etc2.
En México, esta es una de las principales causas de hospitalización y atención en los servicios de urgencias, ya que los pacientes con IRC presentan alteraciones electrolíticas y acumulación de toxinas urémicas como la urea y creatinina, lo que conduce a una serie de complicaciones como son hipertensión arterial, desequilibrio hidroelectrolítico, ane-mia, síndrome urémico, convulsiones y even-tualmente coma urémico, con el consecuente deterioro de la calidad de vida de la persona1,3.
Durante la eliminación de las otras toxinas urémicas, la sangre se purifica a través del hígado y estas toxinas son finalmente excre-tadas por la orina a través de los riñones. Sin embargo, en pacientes con IRC estas sus-tancias no son excretadas satisfactoriamente debido a que existe una falla en el riñón. Cuando se acumulan gran cantidad de toxinas urémicas, se requiere someter al paciente a un proceso de diálisis (diálisis peritoneal o hemodiálisis) para limpiar al organismo de dichas toxinas4. La hemodiálisis, se realiza generalmente tres días a la semana durante cuatro horas3.
En este procedimiento la sangre se hace pasar a través de un dializador el cual se encuentra compuesto por una membrana de fibras huecas semipermeables (figura 1). Sin embargo, la biocompatibilidad de la mem-brana sigue siendo una preocupación im-portante5.
Una membrana biocompatible se define como “un material el cual provoca la menor cantidad de respuesta inflamatoria en pacientes expuestos a ella”6. Algunos de los factores que afecta la biocompatibilidad son las propiedades fisicoquímicas de las mem-branas, como, por ejemplo, la composición superficial, la morfología la superficie, la permeabilidad y la hidrofobicidad superficial de la membrana5.
Inicialmente, se utilizaban membranas a base de celulosa y fibras de algodón compuestas de cadenas de polisacáridos con grupos hidroxilo libres, que contribuyen a su capacidad hidrofílica y biocompatibilidad. Posteriormen-te, se añadieron acetatos de celulosas como acetato de celulosa (CA), diacetato de celulosa (CDA) y triacetato de celulosa (CTA), esto con el fin de sustituir los grupos hidroxilo por radicales de acetato, y mejorar la permeabi-lidad de la membrana7. Actualmente las mem-branas son a base de polímeros sintéticos, este tipo de membranas están formadas por fibras huecas que a su vez son porosas, lo que le confiere propiedades difusivas (figura 2). Por ejemplo, poliacrilonitrilo (PAN), polimeti-lmetacrilato (PMMA), polisulfona (PS), y poliamida8,9.
Dichos polímeros se utilizan debido a sus propiedades como peso molecular estrecho, alto flujo de filtración y de difusión. Además de buena resistencia mecánica, buena proce-
sabilidad y eficiencia económica10–12. Sin em-bargo, dichos materiales son de naturaleza hidrófoba. Debido a esto se presentan dife-rentes inconvenientes durante el proceso de hemodiálisis como el proceso de trombosis, ya que al estar en contacto la sangre con un material extraño se activan los factores de coagulación (activando plaquetas y fibrina iniciado un proceso de trombosis).
Por otro lado, diferentes membranas causan estrés oxidativo, producido por las especies de oxígeno reactivo durante la hemodiálisis. Dichas especies son producidas en gran parte por neutrófilos y monocitos a través de la oxidación de proteínas y lípidos6.
Por lo que, la química superficial de la membrana juega un papel importante en cuanto al rendimiento de la membrana. Ya que se tiene que tener un equilibrio en las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de la membrana13.
Con el objetivo de mejorar dicha biocom-patibilidad, en los últimos años se han reali-zado estudios sobre el diseño de materiales para membranas de hemodiálisis, modifican-do la superficie de la membrana por dife-rentes métodos, como modificación por plas-
ma o bien usando copolímeros de injerto e incorporando aditivos. El polietilenglicol (PG) y la polivinilpirrrolidona (PVP) se han utilizado como agentes hidrofílicos y generadores de poro por los cuales solo atraviesan desechos metabólicos14–16 (Figura 3).
También se ha estudiado la adición de materiales inorgánicos como removedores de toxinas urémicas con el objetivo de mejorar las membranas de hemodiálisis. Entre estos se encuentra la zeolita, debido a que es un material utilizado para tamices moleculares y no es toxico17,18. Por ejemplo, Lu y col. desarrollaron una membrana compuesta de PAN dopadas con zeolita usando un proceso de electrospinning para adsorber toxinas uré-micas a través de un mecanismo de tamiz molecular. Compararon el comportamiento de la zeolita libre y la zeolita incorporada a membranas y demostraron que las zeolitas incorporadas dentro de la membrana tenían una mayor capacidad de adsorción de creatinina que las zeolitas libres.
También se demostró que la adsorción de creatinina de la zeolita estaba fuertemente afectada por la concentración de creatinina ya que el tamaño de partícula y el área super-ficial juegan un papel importante en la determinación de los efectos funcionales de las membranas. Recientemente, Takai y col. desarrollaron una membrana a base de polietilvinilalcohol (EVOH) con partículas de zeolita, mediante una técnica de electros-pinning, encontrando una remoción eficiente de creatinina con este material biocompatible. Además de encontrar que el área superficial y el tamaño de partícula juagan un papel impor-tante en la determinación de los efectos funcionales de las membranas.
Como se ha visto, es de suma importancia la hemodiálisis en pacientes con IRC, esto con el objetivo de eliminar toxinas urémicas y evitar un deterioro de la calidad de vida de los pacientes.
Para la eliminación de toxinas urémicas durante la hemodiálisis se utiliza una mem-brana a base de fibras huecas semiper-meables la cual debe presentar un equilibrio entre las propiedades hidrofílicas e hidrofó-bicas. Esto con el fin de mejorar la bio-compatibilidad, así como las propiedades difusivas. Durante la hemodiálisis, los compo-nentes de la sangre pasan a través de las fibras huecas, mientras que por los poros se eliminan toxinas urémicas como la urea y la creatinina. Dichas toxinas urémicas son eli-minadas por el líquido de diálisis por difusión.
Sin embargo, el proceso de hemodiálisis es largo, generalmente se realiza tres días a la semana y cada sesión es de cuatro horas además de tener un costo elevado. Por lo que es necesario investigar nuevos materiales los cuales mejoren la biocompatibilidad, nuevos diseños de membrana con la adición de materiales inorgánicos, así como procesos de fabricación los cuales puedan contribuir a mejorar el proceso de hemodiálisis.
Referencias
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