Polisulfona: material funcional en el tratamiento de la insuficiencia renal
Por: Arantza Estefanía Olvera Ramos*, Christian Javier Cabello Alvarado**, Carlos Alberto Ávila Orta**, Marlene Lariza Andrade Guel**, y Jesús Gilberto Rodríguez Velázquez**
*Ingeniera Química de la Universidad Autónoma de Coahuila, actualmente estudia la Maestría en Tecnología de Polímeros en el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA), coordinacion.posgrado@ciqa.edu.mx
**Investigadores y personal de investigación de los Departamentos de Materiales Avanzados y de Procesos de Transformación del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA), christian.cabello@ciqa.edu.mx, carlos.avila@ciqa.edu.mx, y marlene.andrade@ciqa.edu.mx; jesus.rodriguez@ciqa.edu.mx
La enfermedad renal crónica (ERC) afecta aproximadamente al 10% de la población mundial (Kovesdy, 2022).
El tratamiento habitual para esta condición es la diálisis, para eliminar las toxinas que los riñones no pueden filtrar.
Como primer tratamiento, se puede utilizar el peritoneo (membrana que protege los órganos abdominales) como material de filtración.
Sin embargo, en casos más severos, es necesario recurrir a la hemodiálisis, un procedimiento que utiliza una membrana sintética externa.
En el mercado actual, existen varias opciones de polímeros para la fabricación de membranas, pero el más utilizado es la polisulfona.
A pesar de sus ventajas, todavía existen limitantes en su aplicación, como lo son porcentajes bajos (alrededor del 60%) de remoción de toxinas, eliminación de proteínas necesarias en la sangre y posibles reacciones alérgicas en algunos pacientes.
Los riñones están compuestos por miles de unidades llamadas nefronas, las cuales filtran la sangre y eliminan sustancias dañinas conocidas como toxinas urémicas, que son producto de reacciones biológicas en el cuerpo humano.
La acumulación de estas toxinas es perjudicial para la salud, puede originar anemia, presión alta, complicaciones cardiacas, e incluso llevar a la muerte (Mayo Clinic, 2023).
En la hemodiálisis, se utiliza un material de separación, habitualmente una membrana de filtración externa, para sustituir el trabajo de los riñones.
En la década de los 40’s eran populares las membranas a base de celulosa, pero con el tiempo se encontraron problemas de compatibilidad con la sangre, y se propuso el uso de polímeros sintéticos tales como el polimetilmetacrilato (PMMA), poliacrilonitrilo (PAN) y polisulfona (PSf).
La polisulfona es un polímero que surge en los años 60’s ofreciendo propiedades mejoradas en aplicaciones de ingeniería.
Es también un material muy atractivo en el área médica, debido a que puede resistir temperaturas superiores a los 300°C, ideal para ciclos de esterilización.
Además, presenta buena resistencia mecánica, estabilidad frente a distintos compuestos químicos y adecuada biocompatibilidad.
De esta manera, la polisulfona, se ha posicionado en el mercado como la principal materia prima para fabricación de membranas para hemodiálisis (Ismail et al., 2018).
Hoy en día, las nuevas tecnologías tienen por objetivo mejorar la función de las membranas comerciales.
Por ejemplo, se está buscando aumentar la afinidad de la polisulfona con el agua para evitar la eliminación de sustancias esenciales de la sangre, ya sea formulando mezclas con distintos polímeros o haciendo modificaciones químicas en las cadenas de polisulfona, y de esta forma alejar a las proteínas que son por naturaleza no afines al agua.
Otros trabajos se han enfocado en modificar la superficie de membranas de polisulfona depositando plasma frío de diferentes gases, como dióxido de carbono, oxígeno o nitrógeno, para proporcionar grupos polares (afines al agua) y mejorar su flujo y desempeño en la filtración (Wenten et al., 2016).
Recientemente, para aumentar el grado de remoción de toxinas y mejorar el desempeño de las membranas actuales de polisulfona, se han agregado partículas de tamaño nanométrico (más pequeñas que el grosor de un cabello), que puedan adsorber o anclar toxinas a su superficie (Ma et al., 2021).
Así, la adsorción es una alternativa a la difusión, mecanismo de separación que emplean las membranas actuales.
En este sentido, en el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) se están incorporando nanopartículas adsorbentes a base de carbono, entre ellos el grafeno y el negro de humo, a distintos polímeros, como la polisulfona, con el fin de obtener materiales con mejor desempeño para la eliminación de toxinas en el tratamiento de la insuficiencia renal.
Con este mecanismo (Figura 1), en el grupo de trabajo se han desarrollado membranas a base de Nylon que alcanzan el 90% de eliminación de toxinas (Andrade-Guel et al., 2022), por lo que existe potencial para aplicarse a materiales a base de polisulfona.
Indudablemente la polisulfona es un material muy prometedor para seguir investigando y crear nuevos compuestos poliméricos que puedan mejorar el desempeño del tratamiento de hemodiálisis.
Estas innovaciones buscan unir distintas ramas de la ciencia, como la nanotecnología y la medicina para aportar de manera significativa a la calidad de vida de los pacientes con insuficiencia renal y así afrontar una de las problemáticas de salud más graves a las que se enfrenta México y el mundo.
Figura 1. Adsorción de toxinas en nanocompuestos de polisulfona.
(Creado con BioRender.com).
