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| INVESTIGACIÓN

La UBA diseña y produce insumos y equipamiento médico

En el marco de la actual pandemia por el COVID-19 y ante un posible escenario de mayor necesidad en el área de la salud, la Universidad de Buenos Aires está diseñando y fabricando insumos y equipamiento médico de bajo costo y rápida disponibilidad.

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Hace poco más de un mes, y ante el grave panorama que se vivía en Europa por falta de insumos médicos de primera necesidad y sobre todo, de equipos de asistencia respiratoria, el rector de la UBA, junto a otras autoridades, convocaron a profesionales e investigadores de diversas disciplinas, capaces de desarrollar equipamiento necesario para afrontar la pandemia.

Dado que parte de los requerimientos de los equipos que se necesitaban fabricar eran de tipo mecánico, el desafío comenzó por el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería, cuyo director, Hernán Svoboda, conformó un grupo con docentes e investigadores propios y de otras áreas y dio inicio al proyecto RespirAR UBA, que incluyó la solicitud inicial de las autoridades,y además, redobló la apuesta.

“Nos estaban pidiendo un respirador mínimo o un respirador de emergencia que se estaba desarrollando en algunos países- rememora Svoboda-. Nosotros lo incluimos, pero también entendimos que podíamos hacer otros elementos”.

Para conocer en detalle qué se necesitaba, cuánto y con qué características, el equipo se puso en contacto con el personal del área de terapia intensiva del Hospital de Clínicas, usuarios directos del equipamiento que se pretendía desarrollar.

“En la primera reunión con autoridades y personal de Ingeniería, se hicieron diferentes propuestas destinadas a desarrollar un prototipo de ventilador artificial, que pudiera mitigar la falta de ventiladores mecánicos en el caso que hubiera una explosión de enfermos”, da cuenta la Dra. Celica Irrazábal, jefa de la Sección Terapia Intensiva (STI) del Clínicas. Surgió también, en ese entonces, la posibilidad de desarrollar un dispositivo que transformara los ventiladores mecánicos de los que se usan normalmente para una persona, en respiradores que se pudieran compartir entre 2 o más pacientes.

Como jefa de la STI, la doctora Irrazábal trasladó una nueva preocupación al equipo: el contagio de los profesionales de la salud. “Gran parte de esa contagiosidad está dada por la dispersión de saliva o secreciones de la vía aérea que, en forma imperceptible puede contaminar al personal, entrando por sus mucosas y/o ojos. Este es el motivo por el cual hicimos énfasis en la necesidad de producir dispositivos destinados a mejorar la protección del personal”.  Así fue que al proyecto, se sumó una línea de equipamiento de protección para el personal médico.

Durante este intercambio transdisciplinario fueronsurgiendo nuevas alternativas de productos intermedios, como  la ventilación no invasiva. Además, se sumó la participación de la Facultad de Ciencias Veterinarias, para realizar las pruebas de validación con animales.

Plan de acción

Los docentes e investigadores del Departamento de Ingeniería  Mecánica son los responsables del diseño y desarrollo de los prototipos, que fueronpensados de acuerdo a las necesidades del personal de salud.

¿Cómo se lleva adelante el proceso? En el Departamento se hace una propuesta de diseño, si es aceptada, se fabrica y se lo deja para validar en campo, hasta que todos estén conformes con el producto. De parte del personal de salud, se prueba su utilidad y funcionamiento; de parte de los fabricantes, que cumpla con los requisitos de seguridad, de robustez y de viabilidad de fabricación, ya que el objetivo es su fabricación a escala.

“Nosotros llegamos hasta la fabricación de los prototipos y la validación de los mismos en clínica, luego la documentación pertinente y la transferencia al sector productivo con los actores que designe el Estado”, explica Svoboda, responsable técnico de RespirAR UBA.

Tipos de insumos y equipamiento

En este proyecto, hay desarrollos más simples y más complejos. Los elementos de bioseguridad para protección son los más sencillos, y el ventilador mínimo es lo más complejo. Cada uno de los insumos, se encuentra en diferentes etapas.

Existen cuatro tipos de elementos: los de bioseguridad, los de ventilación invasiva, los de no invasiva, y el equipamiento complementario.

Material de uso médico

Estos materiales son los de más fácil producción, esto permitirá una rápida disponibilidad.

Las máscaras protectoras faciales, que se fabrican por impresión 3D, ya están finalizadas y se trasladaron a etapa de escalado. Aunque simultáneamente,  se están produciendo a escala local: “Ya se  terminó el desarrollo, se validó y debería haberse transferido al Estado para su producción en escala, pero como eso se retrasa y nos urgen los tiempos, tomamos la decisión de una producción más pequeña para cubrir al personal de los hospitales de la Universidad”, completa Svoboda.

Hasta el momento, unas 150 máscaras han sido entregadas al Hospital de Clínicas, ya no en modo de prototipo, sino para que las use la terapia intensiva y otras zonas del hospital.

Además de las máscaras, se están fabricando mascarillas, antiparras, cámaras protectoras, etc.

Ventilación no invasiva

La ventilación no invasiva, para la cual no es necesario intubar al paciente, incluye diferentes sistemas que también están siendo desarrollados a través de RespirAR UBA.

Por un lado, se están desarrollando Cascos tipo Helmet, que son una especie de escafandra, que tienen un puerto por el que entra el aire enriquecido por oxígeno y otro puerto por el que el aire cargado de anhídrido carbónico sale. Además, están en desarrollomáscaras del tipo oronasales (cubren nariz y boca) y totalface, que cubren toda la cara.

Por otro lado, hay otra línea de fabricación, que tiene que ver con equipos complementarios, como succionadores de secreciones.

RespirAR UBA incluye también, apoyo y colaboración a industrias o fabricantes locales.

El ventilador mecánico

En cuanto a los equipos más complejos, están en pruebas de validación. Un primer diseño del ventilador mecánico, conocido vulgarmente como respirador artificial, ya está definido y está siendo probado en el Hospital de Clínicas.

La Dra. Irrazábal reconoce que no fue fácil aceptar la posibilidad de fabricar un respirador con estas características, de manera local. “Fue difícil aceptar que fuera posible realizar un prototipo, que luego se pudiera fabricar y que pudiera satisfacer los requerimientos de un ventilador artificial. Pero, por otro lado, la posibilidad de formar un equipo multidisciplinario en la UBA, capaz de cumplir con este objetivo, fue como un sueño”.

Accesorios para uso de ventiladores en múltiples usuarios

Otro dispositivo relacionado con la ventilación invasiva, menos complejo, aunque no menos necesario, es el sistema de ampliación de las capacidades de los respiradores artificiales. El mismo permite que, teniendo un solo respirador, se pueda ventilar a dos pacientes, es decir, duplicar la capacidad de un ventilador convencional.

Guillermo Artana  es el director del laboratorio de Fluidodinámica de la Facultad de Ingeniería, donde se llevó adelante el diseño y desarrollo de este dispositivo, llamado ACRA (Ampliación de las Capacidades de Respiradores Artificiales). 

“El médico regula manualmente el sistema de válvulas para fijar el flujo que le va a llegar a cada uno los pacientes y un valor de interés que es la presión al final de la espiración. Tiene la particularidad que cuando el médico regula parámetros desde la interface de un paciente, el del otro no se ve modificado. Los dos pacientes están en ese sentido independizados entre sí. Los componentes que usamos son solo mecánicos y no hay electrónica alguna”, describe Artana, quien cree que el sistema podrá ser usado de manera segura  en una ventana de tiempo relativamente amplia, de modo que permitirá la liberación de respiradores ocupados por otros pacientes en las salas.   

Si bienArtana y su equipo llevan sólo 45 días de trabajo, el sistema se encuentra en una etapa avanzada de desarrollo. Actualmente un prototipo experimental es testeado en la Unidad de Terapia Intensiva del Hospital de Clínicas con pulmones artificiales. “Esperamos extender ese testeo en otros hospitales de la UBA, así como también en otros hospitales de CABA. Esto tiene el objetivo de lograr introducir correcciones al dispositivo en base a la opinión de los médicos pero también a que ellos logren una familiarización con la interface”, reconoce el profesional.

El equipo del Taller de Prototipos de Diseño industrial de la Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo, a cargo del Profesor Tomás Benasso también está colaborando en el diseño, ajuste y desarrollo del prototipo.

La validación del dispositivo, incluyó  un trabajo conjunto con la cátedra de Anestesiología y Algiologíade la Facultad de Ciencias Veterinarias, a cargo del Profesor Pablo Otero.

La Facultad de Ciencias Veterinarias fue elegida por contar con uno de los más modernos y equipados laboratorios de ensayos clínicos y un grupo de profesionales altamente especializados en ventilación mecánica de modelos animales con patologías pulmonares severas.

Otero, asegura que la validación fue un complejo trabajo: “El resultado final del proyecto permitió, en menos de seis semanas, concluir con las tres fasesinicialmente planeadas para su estudio. Primero el diseño, la operatividad y compatibilidad del dispositivo. Luego, ensayos en complejos simuladores capaces de reproducir casi cualquier patología, inclusive la producida por el COViD-19 y finalmente, los ensayos biológicos que sumaron toda la complejidad a la que deberá ser expuesto el dispositivo si tuviera que emplearse”.

Aprobación y certificación

Sin duda, para completar el proceso de RespirAR UBA, habrá que esperar la aprobación y certificación de los productos por parte de las autoridades competentes, en este caso, de la Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica, ANMAT.

Dadas las necesidades y el contexto extraordinario nacional y mundial, el ingeniero HernánSvoboda confía en que se pueda aprobar excepcionalmenteun “uso compasivo” de estos equipamientos, como se ha hecho en otros países, basadas en pruebas menos extensas. “En el caso de los respiradores comerciales, los requerimientos que el ANMAT tiene son muy amplios y profundos, y está bien que lo sean, pero los plazos que se necesitan para esas validaciones son largos, por lo que no serían realizables en los tiempos que nos impone la pandemia”.

Autoridades, investigadores, docentes y profesionales de la salud de la Universidad de Buenos Aires, confían en que esta iniciativa pueda verse reflejada en cada necesidad cubierta, y que este proyecto, sea el inicio de una línea de trabajo conjunto y mancomunado de la Universidad en su conjunto.