MÁS INFORMACIÓN
DIAGNOSTICO MULTIMODAL:
El diagnóstico basado en imagen se ve complementado cada vez más por otro basado en distintos elementos biofísicos como el uso combinado de distintas técnicas de captación de imagen
El objetivo de esta línea está relacionado, por tanto, con el análisis combinado de toda esta información, promoviendo mejoras en los sistemas de diagnóstico, elaborando herramientas de ayuda a la decisión clínica y potenciando los sistemas de planificación pre e intraoperatoria, así como las herramientas de simulación y control en cirugía virtual.
Esta línea se complementa a su vez con otras como la relacionada con Biosensores y Diagnóstico Molecular y la de Diseño de Implantes en las que se utilizan técnicas similares o complementarias.
DISPOSITIVOS Y SISTEMAS INTELIGENTES:
La introducción de dispositivos médicos más portables, eficientes y con mayor grado de autonomía respecto del especialista clínico (incorporando cierto grado de inteligencia) está suponiendo un aumento significativo en la calidad de vida de los pacientes. Entre estos dispositivos pueden citarse los sistemas de monitorización a distancia para pacientes de alto riesgo, en conjunción con sistemas de telecomunicación automática; sistemas de dispensado automatizado de fármacos, incluso en bucle cerrado; implantes adaptables de forma controlada, entre otros muchos ejemplos.
Esta implantación supondrá una mayor autonomía de los pacientes y se traducirá en una mayor liberación de carga asistencial del personal facultativo. Adicionalmente, los resultados de la investigación procedentes de esta línea ofrecerán un control más exhaustivo y continuo de los pacientes, ya que se podrá realizar un seguimiento de la evolución de su estado de salud pudiéndose monitorizar diferentes variables simultáneamente.
TECNOLOGÍAS PARA TERAPIAS AVANZADAS EN MEDICINA REGENERATIVA: INGENIERÍA TISULAR Y TERAPIA CELULAR.
Se incorporan en esta línea tres ámbitos fundamentales como son:
- a) Ingeniería tisular. En ella se incluyen no sólo el desarrollo de nuevos materiales para andamios, sino el tratamiento y funcionalización de superfies, el análisis de los procesos biológicos involucrados y el efecto de distintos estímulos a la regeneración tisular, tanto in vitro como in vivo. También se incluye el diseño y uso de biorreactores para cultivo celular y los sistemas de seguimiento y monitorización in vitro e in vivo no invasivos, entre otros.
- b) Terapia celular. Referida preferentemente a las tecnologías involucradas en estas terapias, incluyendo sistemas de inyección directa de células, biorreactores y prediferenciación in vitro, sistemas combinados fármaco-célula, sistemas de liberación controlada, sistemas de seguimiento y monitorización in vivo no invasivos, etc.
- c) Biofísica celular. En esta línea se pretende conseguir un mejor conocimiento del funcionamiento de la célula, tanto en lo que se refiere a sus propiedades biofísicas (canales celulares, mecánica de membrana y citoesqueleto, etc.), como en su respuesta a estímulos biofísicos (mecanotransducción, adaptación y plasticidad celular) y, finalmente, el modelado del comportamiento de la célula individual y de poblaciones celulares llegando hasta la organización de tejidos y órganos.
ENDOPRÓTESIS E IMPLANTES
El objetivo global de esta línea es avanzar en una nueva generación de implantes y endoprótesis paciente-específicos, con un mayor control de su comportamiento y de la evolución del órgano tras implantación. Se incluyen en ella, por tanto, todos aquellos elementos que contribuyan a la mejora del diseño y prestaciones de los implantes, tales como: modelado avanzado que tenga en cuenta la interacción implante-órgano (osteointegración, adaptación tisular, influencia de fármacos, etc.), sistemas de apoyo a la decisión quirúrgica, sistemas de tratamiento y funcionalización superficial, sistemas de liberación localizada y controlada de fármacos desde la superficie del implante, biomateriales para implantación, prótesis inteligentes (monitorización y control activo), etc.
DIAGNÓSTICO MOLECULAR Y BIOSENSORES:
En esta línea se priorizará la realización de proyectos dirigidos a solventar problemas clínicos donde la aplicación de sistemas basados en biosensores y detectores de biomarcadores específicos aporte una solución factible y una ventaja clara en el diagnóstico. Se priorizará preferentemente el desarrollo de tecnologías en el contexto de necesidades clínicas relevantes.
En ella se incluye, tanto el uso de biomarcadores para seguimiento de la evolución de una determinada enfermedad, como el reconocimiento de dianas para terapias específicas. Técnicas basadas en RMN espectroscópica, anticuerpos específicos, etc., serán objeto preferente de la misma, así como el uso de nanobiosensores de gran especificidad e incluso multiplexados. El uso de estas técnicas permitirá diagnósticos con una base biológica más firme y resultados más fiables, lo que se traducirá en una mayor precisión en el diagnóstico de diferentes patologías.
NANOCONJUGADOS TERAPÉUTICOS Y SISTEMAS DE LIBERACIÓN DE FÁRMACOS:
Esta línea se concentrará en el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas basadas en el diseño inteligente de nanoconjugados dirigidos. Se contempla tanto el desarrollo de sistemas de liberación farmacológica optimizados para atravesar la barrera hematoencefálica, como la liberación especialmente de enzimas, proteínas o estrategias de inhibición génica por siRNA. Se priorizará la obtención de nanoconjugados terapéuticos en áreas clínicas de alta prevalencia y en enfermedades raras.
La reformulación farmacológica de fármacos ya existentes en la clínica no será priorizada, como tampoco el desarrollo tecnológico no asociado a una necesidad clínica relevante. La línea deberá asegurar la obtención de datos toxicológicos y de actividad terapéutica en todos los nuevos nanoconjugados diseñados. El objetivo básico es llegar a la obtención de pruebas de concepto adecuadas.
El desarrollo de nanoconjugados terapéuticos y de sistemas de liberación localizada y controlada de los mismos permitirá dirigir el tratamiento a la zona de actuación, intentando conseguir un mejor control de la terapia, evitando con ello la actuación del fármaco o partícula terapéutica en zonas que puedan suponer un riesgo potencial para el paciente.
Investigación básica
- Modelado integral de sistemas biológicos, que incluye aspectos relacionados con el tratamiento de imagen y señales biológicas, así como con el modelado matemático del comportamiento funcional de sistemas biológicos, desde la célula al órgano, pasando por los tejidos y las diferentes escalas intermedias. Las aplicaciones se centran en la mejora del diagnóstico, la planificación preoperatoria y la ayuda a la toma de decisión por parte del profesional médico, la cirugía virtual y el apoyo al resto de líneas prioritarias mediante modelado. Esta línea es de aplicación obvia en la mejora de los métodos de diagnóstico, así como para un mejor conocimiento de los mecanismos que aparecen en la regeneración tisular y su interacción con biomateriales y con implantes.
- Sensorización inteligente, que incluye elementos de sensorización basados en una mejor comprensión de la interacción entre biomateriales sensores y moléculas biológicas, así como en el uso de nuevas bases físico-químicas y micro y nanotecnologías para la detección de nuevos marcadores y técnicas de monitorización, no invasivas y en continuo, tanto in vivo como in vitro. Obviamente esta área de investigación prioritaria está directamente relacionada con la línea estratégica de biosensores, y es esencial para el desarrollo de nuevos dispositivos de monitorización y, asimismo, de nuevo, para la mejora de distintos procesos de diagnóstico.
- Biofísica y epigenética celular. Se trata de profundizar en la comprensión del funcionamiento de procesos celulares básicos como los mecanismos de transducción (mecanotransducción, electrotrans-ducción, …), comunicación célula-célula e influencia del entorno (químico, eléctrico o mecánico) en la expresión celular (epigenética) y, con ello, en procesos patológicos (desarrollo tumoral, osteoporosis, …) o fisiológicos (morfogénesis, crecimiento, reparación o adaptación tisular). En este caso, se hace uso de dispositivos de monitorización in vitro para el control celular, siendo esencial un buen conocimiento de la respuesta celular para la mejora de las técnicas de ingeniería tisular y para el desarrollo de biosensores y con ello de mecanismos de diagnóstico que, como ocurre con las técnicas de imagen molecular y confocal, son imprescindibles para avanzar en este campo.
- Desarrollo de nuevas moléculas activas y nanoconjugados, que ha de incluir forzosamente la comprensión de los dispositivos y mecanismos activos así como su integración e interacción con el organismo y, en última instancia con la respuesta celular. Esta línea, obviamente esencial en cuanto a la línea estratégica de nanoterapias, es también de gran utilidad en ingeniería de tejidos e implantes con liberación de principios activos, así como en la línea estratégica de biosensores para incorporar, por ejemplo, estos nanoconjugados como elementos de reconocimiento en la superficie de biomateriales para sensorización.
Investigación aplicada
- Desarrollo de una plataforma de integración de utilidades de software para el tratamiento de imagen y señal médica y para el modelado funcional de tejidos y órganos. Se plantea como continuación del proyecto VPHTk desarrollado en los dos últimos años en el CIBER-BBN y en conexión con la Virtual Physiological Human Network of Excellence europea. Tiene como objetivo el desarrollar una plataforma de amplio espectro y “open source” para, a partir de ella, elaborar de forma rápida, fiable y robusta, herramientas de ayuda al diagnóstico, modelado y simulación de propósito particular en biomedicina. Obviamente está directamente ligada a la línea de Diagnóstico Multimodal pero también puede ser útil como ayuda al diseño y evaluación de implantes, la planificación preoperatoria, la cirugía virtual o el desarrollo de dispositivos, cuyo software de decisión y control puede apoyarse en los algoritmos y modelos incluidos en la plataforma VPHTk
- Diseño y fabricación de micro y nanodispositivos para instrumentación, sensorización, control y monitorización de procesos biológicos, con aplicación, tanto in vitro como in vivo. En el primero de los casos estaríamos hablando de elementos para el diagnóstico “en banco” (asociado por ejemplo a la línea de prioridad de biosensores) o la monitorización de procesos biológicos como los desarrollados en cultivos celulares (asociado por tanto a la línea de prioridad de biofísica celular), mientras que en el segundo se refiere a dispositivos insertados en implantes o sobre el cuerpo humano (intra o extracorporales) para monitorización continua de variables fisiológicas que pueden incluir o no elementos de telemedicina, integración con otros dispositivos en plataformas de amplio espectro o añadir elementos de ayuda a la toma de decisión, alerta y control. Es claramente una línea general y horizontal que tiene relación con todas las líneas estratégicas, salvo quizás con el desarrollo de nanoconjugados activos.
- Diseño y aplicación de nuevos implantes, fijaciones, y dispositivos de apoyo a la regeneración tisular. Se trata en ella de aplicar en la práctica los conocimientos desarrollados en las líneas estratégicas de implantes y medicina regenerativa a aplicaciones concretas, mejorando los diseños, incorporando una cierta inteligencia en los diseños y en la monitorización e incluyendo asimismo recubrimientos activos o con propiedades terapéuticas. Obviamente tiene relación con las dos líneas estratégicas del área de Biomateriales e Ingeniería Tisular así como con la de Nanoconjugados y Liberación de Fármacos y con la de Dispositivos Inteligentes.
- Fabricación y puesta en mercado de nanopartículas para distintas aplicaciones, incluyendo la liberación controlada de fármacos, la activación o inhibición directa de distintos procesos biológicos o físico-químicos, la muerte celular por hipertermia o el incremento de contraste en resonancia magnética nuclear entre otras varias.
Empleo