Organo artifizial

Organo artifizial bat gailu artifizial bat edo landutako ehunak dira, eta gizaki bati ezartzen edo integratzen zaizkio, kaltetutako organoaren funtzioa berrezartzeko. Pazientea ahalik eta bizimodu normalenera itzultzea da helburua. Ordezpen funtzioak ez du zertan bizi laguntzari lotuta egon behar.

Definizio horrek gailuak ez duela energia geldikorreko iturri batekin edo beste baliabide finko batzuekin etengabe konektatuta egon behar esan nahi du, hala nola iragazkiekin edo prozesamendu kimikoko unitateekin; bateriak edo produktu kimikoak kargatzeko aldiak, garbiketakoak, iragazkiak ordeztekoak eta antzeko beste prozedura batzuk, gailu bati organo artifizial izena ematea baztertuko luke. Hala, dialisi-makina bat, nahiz eta bizi-euskarri oso arrakastatsua eta kritikoki garrantzitsua den, giltzurrunen funtzioak erabat ordezten dituena, ez da organo artifizialtzat hartzen.

Historia 
Gizateriaren historiaren zati handi batean, protesiak izan ziren medikuntzan erabilitako gorputz-adar artifizialen adibide bakarrak, bizi-kalitatea hobetzeko edo zauri edo desitxuratze bat ezkutatzeko. Errenazimentuan protesi funtzionalak sartzen hasi ziren, hala nola Götz von Berlichingenen burdin eskua. Ambroise Paré zirujau frantsesa nabarmendu zen protesi berrien garapenean eta ezarpenean. XIX. eta XX. mendeetan, gerra-gatazkek, hala nola Sezesio Gerrak eta bi Mundu Gerrak, aurrerapen handiak eragin zituzten protesi ortopedikoen arloan.

Barne-organoen funtzioa ordezkatzeari edo ordezkatzeari dagokionez, garrantzizko mugarri bat altzairuzko birika asmatzea izan zen, poliodun gaixoak tratatzeko erabiltzen zena. 1944an, lehen giltzurrun artifiziala eraiki zuten, eta 1953an, lehen bihotza - birika artifiziala erabili zuten. John Heysham Gibbon estatubatuarrak asmatu zuen. XX. mendeko 60ko eta 70eko hamarkadetan, nabarmen handitu zen esperimentazioa organo artifizialetan. 80ko hamarkadan, nabarmen hedatu zen bihotz-protesiak, giltzurrun artifizialak, markatzaileak eta zenbait inplante ortopediko mota.

XX. mendearen amaieran hasi ziren, halaber, ehun-ingeniaritzaren alor berriko lehen esperimentuak, hain zuzen ere propietate kontrolatuak dituzten euskarri artifizialetan ugaltzeko gai diren zelula biziak ezartzeko helburuarekin. 90eko hamarkadaren amaieran, medikuntza birsortzailearen kontzeptua agertu zen, ehunak eta organo artifizialak sortzeari buruzkoa, nork bere burua sortzeko eta funtzio biologiko bat modu autonomoan betetzeko gai direnak, besteak beste, ehun-ingeniaritzatik, nanoteknologiatik, organo-transplantetik eta protesi biomekanikoen eta zelula amen ikerketetatik zetozen ideiak sartuz.

XXI. mendean, ehun-ingeniaritzaren aurrerapenak nabarmenak izan dira. Horien artean nabarmentzekoak dira inplanteak eta organoak 3D inprimagailuen bidez fabrikatzea eta txipeko organoak sortzea, organo erreal baten funtzioak mikro-eskalan birsortzen dituzten eta horiek aztertzea ahalbidetzen duten gailuak. Halaber, 3Dko laboreetan organoideen sorrera nabarmentzen du. Organo naturalen antzeko egitura bat sortzen dute, non autoantolakuntzak eginkizun kritikoa baitu. Gainera, biologia sintetikoa naturan ez dauden funtzio eta egitura biologiko berriak definitzeko erabiltzeko aukera aztertzen da.

Helburua 
Hauek dira organo artifizialak erabiltzearen helburu nagusiak:

 Transplantea egin bitartean (adibidez, bihotz artifiziala) heriotza hurbilari aurrea hartzeko bizi-euskarria ematea;
 Transplanteetarako giza organoak erabiltzeak dakartzan arazo bioetiko eta medikoak saihestea;
 Pazientearen autonomia hobetzea (adibidez, gorputz-adar artifiziala);
 Pazienteak gizartean elkarreragiteko duen gaitasuna hobetzea (adibidez, inplante koklearra); edo
 Paziente baten bizi-kalitatea hobetzea, kantzer edo istripu baten ondoren leheneratze estetikoaren bidez.

Organo artifizialak eraikitzea eta instalatzea prozesu garestia da hasieran, eta ikerketa asko eskatzen ditu.
Ia beti animaliekin esperimentu luzeak egiten dituzte gizakiek edozein organo artifizial erabili aurretik. Gizakietan egiten diren hasierako probak, maiz, heriotzari aurre egin behar diotenak edo beste tratamendu-aukera guztiak agortu dituztenak dira.

Organo bioartifizialen ekoizpena 
Pazientearekin guztiz bateragarriak diren organoen laborantza ehun-ingeniaritza izeneko medikuntza-arlo baten helburuetako bat da. Organo bioartifizialak fabrikatzeko prozedurari «zelularizazioa» deitzen zaio. Emandako organo baten zelula-edukia ezabatzean hasten da prozesua, eta haren egitura edo moldea bakarrik kontserbatzen da. Matrize horrek emailearen DNA %5 baino gutxiago du, eta, beraz, errefusatzeko aukerak minimora murrizten ditu. Moldea lortu ondoren, pazientearen zelula amak sartzen dira. Zelula horiek organoa birsortzeaz arduratzen dira. Esperimentatzen ari den prozesua da, eta proba gehienak animaliekin egin dira. Gizakietan bihotzeko karkasak baino ez dira lortu.

Adibideak

Gorputz-adar artifizialak 

Gorputz-adar artifizialak edo protesiak anputatuei edo goiko edo beheko gorputz-adarrik ez duten pertsonei nolabaiteko funtzio normala emateko erabiltzen dira. Oinez ibiltzeko edo objektuak heltzeko gailu mekanikoak antzinatik erabili dira seguruenik, eta nabarmenena makila-hanka hutsa da. Plastikoa edo karbono-zuntza bezalako materialak hartzearen ondorioz, gorputz-adar artifizialak azkar garatu dira, itxura errealistagoa eta sendoagoa eta arinagoa baitute, eta horrek gorputz-adarraz baliatzeko behar den energia kantitatea mugatzen du. Protesiek forma eta tamaina asko har ditzakete.

Gorputz-adar artifizial berriek integrazio-maila handiagoa dute giza gorputzean. Nerbio-ehunaren elektrodoen laguntzaz, subjektua entrenatu egin daiteke, protesia mentalki kontrola dezan. Teknologia hori animalietan zein gizakietan erabili izan da. Garunak protesia kontrola dezake, ebakitako gorputz-adarraren nerbioak birsortuz eta lotuz.

Maskuria 
Maskuriaren funtzioa ordezkatzeko metodo nagusiak dira gernu-fluxua birbideratzea edo maskuria ordezkatzea. Maskuriaren antzeko poltsa bat eratu daiteke, heste-ehunetik gernua gorputzean gordetzeko gai dena. 2017az geroztik, maskuria zelula ametatik haztea lortu nahi da, baina prozedurak ez du arazo praktikorik, eta oraindik ez da terapia bideragarritzat hartu.

Garuna 

Protesi neuralak lesio edo gaixotasun baten ondorioz galdutako funtzio motor, sentsorial edo kognitiboak ordezka ditzaketen gailuak dira. Neuroestimulatzaileek bulkada elektrikoak bidaltzen dituzte garunera, asaldura neurologikoak eta mugimendukoak tratatzeko, hala nola Parkinsonen gaixotasuna, epilepsia, tratamenduarekiko erresistentea den depresioa eta gernu-inkontinentzia. Gailu horiek ez dituzte neurona-sareak ordezkatzen, baizik eta kaltetutako nerbio-zentroetatik datozen seinaleak blokeatzen dituzte, sintomak kentzeko.

2013an, zientzialariek minizerebroa sortu zuten, eta funtsezko osagai neurologikoak garatu zituen fetuaren heldutasunaren lehen etapetara arte.

Gorputz leizetsua 
Erekzioaren disfuntzioa tratatzeko, zakileko gorputz leizetsuak kirurgikoki ordezka daitezke, modu itzulezinean, eskuekin zitriko-inplante puzgarriekin, izterrondoan edo eskrotoan jarritako bonba batekin. Kirurgia terapeutiko drastiko bat da, ezintasun osoa duten eta tratamenduaren gainerako ikuspegi guztiei aurre egin dieten gizonentzat bakarrik.

Entzumena 
Pertsona bat oso gorra denean edo bi belarrietan entzuteko zailtasun handia duenean, inplante koklear bat ezar daiteke kirurgia bidez. Inplante koklearrek mikrofono baten eta normalean belarriaren atzean dauden osagai elektronikoen bidez jasotzen dute soinua. Kanpoko osagaiek seinale bat igortzen diote koklean jarritako elektrodo batzuei, eta horrek, aldi berean, nerbio koklearra estimulatzen du.

Begia 
Orain arte arrakasta handiena izan duen funtzioa ordezkatzen duen begi artifiziala, berez, kanpoko miniaturazko kamera digital bat da, erretinan, ikusmen-nerbioan edo garunaren barruko beste toki batzuetan ezarritako norabide bakarreko interfaze elektroniko urruna duena. Teknikaren egungo egoerak funtzionaltasun partziala baino ez du ematen, hala nola distira, kolore eta oinarrizko forma geometrikoen mailak ezagutzea, eta horrek erakusten du kontzeptuaren potentziala.

Hainbat ikertzailek frogatu dute erretinak burmuinerako irudi-aurreprozesamendu bat egiten duela. Begi elektroniko artifizial guztiz funtzionala sortzeko arazoa are konplexuagoa da. Erretinarekiko, nerbio optikoarekiko edo garuneko eremuekiko konexio artifizialaren konplexutasunari heltzeko aurrerapenek, informatikan egiten ari diren aurrerapenekin batera, teknologia horren errendimendua nabarmen hobetzea espero da.

Bihotza 

Zenbait gailu daude bihotzaren funtzioa, balbulak edo zirkulazio-sistemaren beste zati bat ordezteko. Bihotz artifiziala bihotz-transplanteetarako prestatzeko erabili ohi da, edo bihotz-transplantea ezinezkoa denean, beti. Taupada-markagailu artifizialak taupada-markagailu naturalera joan daitezke, aldizka edo etengabe, edo haien funtzioa erabat ordezka dezakete. Bentrikulu-laguntzarako gailuak ere badaude, eta ponpa mekaniko gisa jarduten dute bihotz akastun baten funtzioa hein batean edo erabat betetzeko.

Laborategian bihotzak lantzea eta bihotz artifizialak 3Dn inprimatzea oso ikerketa-eremu aktiboak dira. Gaur egun, zaila da bihotz artifizialak garatu eta inprimatzeko gaitasuna, zaila baita laborategian sintetizatutako odol-hodiak eta ehunak kohesiboki funtzionatzea.

Giltzurruna 
Giltzurrunetako hutsegitea gaixotasun eta gaitz batzuen ondorio arrunta da, eta giltzurruneko transplanteen itxaron-zerrendak luzeak dira. Hemodialisi-makinak baliagarriak dira giltzurrunen hondakinak iragazteko funtzioak betetzeko, baina pazienteen autonomia eta bizi-kalitatea mugatzen duten makina astunak dira. Makina horiek eramangarri bihurtzeko miniaturizatzeko hainbat proiektu daude. 2018az geroztik, San Franciscoko Kaliforniako Unibertsitateko eta Vanderbilt Unibertsitateko ikertzaile-talde bat lanean ari da ezar daitekeen giltzurrun artifizial baten garapenean. Odolbilduak sortzea da gailu honen arazo nagusia.

Gibela 
Gorputzez kanpoko gibeleko zenbait gailu garatu dira gibeleko gutxiegitasuna tratatzeko, giza hepatozitoen edo beste ugaztun batzuen erabileran oinarrituta. Hala ere, horietako inork ez du frogatu beste tratamendu konbentzionalen aldean hobekuntza nabarmenik dagoenik, gaixoen heriotza-tasari edo parametro klinikoen hobekuntzari dagokionez. Gibeleko zelula aitzindariak eta zelula ama pluripotente induzituak nahastuta gibeleko ehuna garatzea lortu zen lehen esperimentuak 2013an argitaratu ziren.

Birikak 
Arnas gutxiegitasuna dagoenean, arnasgailu mekanikoak birika-aireztapenaren funtzioa betetzeko gai dira. Bihotz-gelditzea edo arnas gutxiegitasun akutua izanez gero, gorputzez kanpoko mintzaren (OMEC) bidezko oxigenazioa erabiltzen da. CO2 (ECCO2R) gorputzez kanpoko kanporatzea OMECen printzipio berean oinarritzen da, baina helburua da karbono dioxidoa kanporatzea oxigenazioaren ordez, biriketara gutxiago estresatzeko eta errazago garbitzeko.

Obarioak 
1990eko hamarkadaren hasieran, obulutegien funtzioa betetzeko gai ziren in vitro folikulu heldugabeak sagu antzuetan birlandatzeko aukera frogatu zen. Ondoren, hidrogel artifizialetan obulutegiak eta obulutegi funtzionalak garatzea lortu zen. Obario artifizialak garatzea garrantzitsua da kimioterapia edo erradioterapia jasotzen duten ugalketa-adineko minbizidun pazienteentzat, tratamendu horiek obozitoak kaltetu eta menopausia goiztiarra eragin baitezakete. Ingurumen-toxinek folikulogenesian duten eragina aztertzeko ere erabilgarriak dira.

Pankrea 
Pankrea artifizialaren helburua da pankrea osasuntsu baten funtzionaltasun endokrinoa ordezkatzea diabetikoentzat eta beste paziente batzuentzat, gluzemia-kontrola ia normala izan dadin eta hipergluzemiaren konplikazioak saiheste aldera. Bi metodo daude: batetik, intsulina-ponpa bat erabiltzea zirkuitu itxiaren kontrolpean, eta, bestetik, pankrea bioartifizial bat garatzea, zelula beta kapsulatuez osatua..

Globulu gorriak 
Zauriek eragindako galerak arintzeko edo gaixotasunak sendatzeko odolaren ordezkoak aurkitzeko lehen saiakera dokumentatuak XVII. mendekoak dira. Denboran zehar hainbat gai probatu dira (gernua, garagardoa, esnea, erretxinak eta gatz-disoluzioak, besteak beste). Odol-bankuek eta transfusioetarako protokolo seguruek eremu horretako ikerketa geldiarazi zuten denbora batez, GIBarekin kutsatutako emaileen odol-krisia gertatu zen arte.

Globulu gorri sintetiko idealek oxigenoa garraiatzeko eta zeluletatik karbono dioxidoa kentzeko gai izan behar dute, baina ahalmen gehigarriak dituzten ordezkoak ere ikertzen dira, hala nola beste molekula batzuen garraioa, hala nola botikak. Emaitza onak lortu dira giza globulu gorriekin egindako moldeekin eta hemati biologikoen mintzen zatiekin nahastutako polimeroz estalitako moldeekin, immunitate-sistemak errefusa ez dezan.

Barrabilak 
Sortzetiko testikulu-anormaltasunak dituzten edo lesioengatik edo gaixotasunagatik testikulua galtzen duten gizonek testikulu-protesi batekin ordezka dezakete kaltetutako organoa. Nahiz eta protesiak ugalketa-funtzio biologikoa leheneratzen ez duen, frogatu da gailuak gaixo horien osasun mentala hobetzen duela.

Timoa 
Timo artifizial bat garatzea interesgarria da T zelulak sortzeko, infekzioen aurka borrokatzeko eta minbizi-zelulak kentzeko, iruzurrak ongi funtzionatzen ez duen gaixoetan. 2017an, Kaliforniako Unibertsitateko ikertzaileek zelula ametatik edo odoletik T zelulak sortzeko gai den timo artifiziala garatu zuten, nahiz eta gailua oraindik ezin den ezarri. 2020an, Francis Crick Institutuko eta University College Londoneko (UCL) talde batek timo bat berreraikitzea lortu zuen, zedula ametatik eta arratoi-iruzurretan oinarritutako euskarritik abiatuta.

Trakea 
Trakea artifizialak garatzea erronka garrantzitsua da, organo horren ezaugarri biomekanikoak direla eta, arnasketa eta irenstea ahalbidetzen baitu. Kasu askotan, berreraikuntzak egin ordez trakeostomiak egitea aukeratzen da. Paolo Macchiarinik Suedian eta beste herrialde batzuetan 2008tik 2014ra bitartean egindako lanak itxaropen handiak piztu zituen, harik eta jakin arte bere pazienteak sarritan hiltzen zirela trakea artifizialak ezarri ondoren.

Erreferentziak

Ikus, gainera

Kanpo estekak 

Prostetika
Inplanteak
Gainbegiratu gabeko itzulpenak