12 de noviembre de 2019
Aguas de Manizales. Banner octubre de 2019.

Modelo ayuda a comprender el flujo de la sangre ante campos magnéticos

6 de septiembre de 2019
6 de septiembre de 2019

La simulación por computador permitiría entender los cambios que se producen en el flujo de células endoteliales dentro del corriente sanguíneo cuando son sometidas a campos magnéticos externos en regiones donde ha ocurrido un aneurisma cerebral. La información que se obtiene sería útil en la búsqueda de nuevos tratamientos.

Las primeras simulaciones computacionales fueron desarrolladas por Melisa Cardona Taborda, magíster en Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, y forman parte de un proyecto que se adelanta con la Universidad de Illinois (Estados Unidos).

La iniciativa busca diseñar un stent o catéter que promueva el crecimiento de células que recubren las paredes de los vasos sanguíneos en su interior (endoteliales), lo cual permite reparar los aneurismas saculares (aquellos en los que una parte de la pared del vaso sanguíneo es normal y la otra se encuentra dilatada).

El reto de la magíster Cardona era identificar cómo se afectaba el flujo de sangre por la presencia de los campos magnéticos que se quieren utilizar para alterar la trayectoria de las células endoteliales y que estas se depositen en los lugares que se esperan sanar.

Para ello, indagó acerca de la información disponible sobre el flujo de la sangre en un aneurisma, la interacción entre este fluido y los campos magnéticos, el comportamiento del flujo de partículas dentro del sistema vascular y las alternaciones del flujo producto del uso de stents y otros tratamientos a los aneurismas cerebrovasculares existentes y las opciones en simulaciones computacionales que se podrían aplicar.

Según la investigadora, los modelos computacionales permiten adelantar estudios de una manera no invasiva, más rápida y con la posibilidad de hacer réplicas de los procedimientos, obteniendo resultados aproximados sobre lo que sucede con los flujos vasculares que permitirán avanzar posteriormente a procesos de investigación en laboratorio.

A partir de la información recolectada y después de seleccionar y conocer el funcionamiento del software Ansys, se modeló el flujo de sangre de un aneurisma cerebral sacular de cuello amplio, usando métodos numéricos, antes y después de posicionar un stent o diversor de flujo como tratamiento.

La sangre, como fluido magnético por su contenido de partículas de hierro, fue modelada computacionalmente bajo la influencia de diferentes campos magnéticos externos como los producidos por resonadores.

Después de estudiar los cambios en el flujo de sangre producto de la presencia del campo y del stent, se inyectó por computador una suspensión de células endoteliales idealizadas como partículas esféricas, se modeló su trayectoria y se cuantificaron las partículas que fueron atrapadas por las espiras del stent en la región del cuello del aneurisma.

“Encontramos que con un campo magnético perpendicular al flujo de sangre se pueden atraer estas partículas magnetizadas (idealización de las células endoteliales) a la región de interés, donde hace falta tejido para reparar el aneurisma”, explica la investigadora Cardona.

Al variar la magnitud, dirección y frecuencia del campo magnético, se concluyó que la magnitud tiene incidencia en aspectos como la velocidad de la sangre. Después de realizar ocho simulaciones variando las características de diferentes resonadores magnéticos disponibles actualmente, se determinó que el de mayor favorabilidad para la atracción de partículas a la región del aneurisma es el que se conoce como “de tipo abierto”.

Los resultados obtenidos por la investigadora son un aporte para entender los cambios en las condiciones de flujo de las células, datos importantes a la hora del diseño del stent, para conseguir finalmente promover la oclusión completa del cuello del aneurisma a través del estímulo del crecimiento de tejidos, proceso conocido como endotelización.

Aunque hasta ahora el aporte de la investigadora Cardona es importante, se continuarán optimizando las simulaciones para representar una geometría más real de lo que pasa con las células en el cuerpo humano.