Los inventos de baja tecnología que salvan vidas en el mundo en desarrollo

¿Cómo se prueba la malaria cuando no se tiene acceso a equipos de diagnóstico especializados? ¿Cómo cuida a los bebés prematuros cuando su hospital no puede pagar el equipo necesario? ¿Cómo monitorea a los pacientes durante los procedimientos quirúrgicos si espera subidas de tensión? Lamentablemente, preguntas como estas surgen con demasiada frecuencia en los países en desarrollo, donde los trabajadores de la salud se enfrentan a una lucha diaria para cuidar a sus pacientes.

Es fácil para nosotros en los países desarrollados esperar la última tecnología en nuestros hospitales. Sin embargo, para millones de personas en todo el mundo este no es el caso. Con presupuestos limitados y recursos limitados, los médicos y enfermeras que trabajan en estas áreas deben aprender a usar herramientas y materiales baratos para resolver sus problemas. Puede que no se vean bonitos, pero en algunos casos, son la única solución.

Tecnología del papel

No puede ser más barato que el papel. Inspirándose en las visitas de campo en todo el mundo en las que a menudo encontraban equipos rotos o ninguno, un equipo de bioingenieros de la Universidad de Stanford creó un microscopio hecho con trozos de papel. Por menos de $1, este dispositivo puede proporcionar un aumento de 2000x. Pesa menos de 10 g, es lo suficientemente pequeño como para caber en un bolsillo y, lo que es más importante, no requiere electricidad para funcionar. No es frecuente encontrar las palabras óptica y origami en la misma oración, pero así es como los autores describen su creación.

Sin embargo, el equipo rápidamente se dio cuenta de que el microscopio por sí solo no era suficiente para el diagnóstico. Buscar parásitos bajo el microscopio en una sola gota de sangre es como buscar una aguja en un pajar. “Es fundamental que cuando le dices a un paciente que es negativo para la malaria, [you’re] realmente seguro de que no hay ni un solo parásito en esa muestra”, dijo el miembro del equipo Saad Bhamla.

(Arriba: microscopio de papel de Stanford Medicine)

“Recuerdo jugar con mi abuela, que me daba botones y cuerdas”

“Se necesitan otras herramientas”, agregó el investigador, “y una clave es una centrífuga”. Después de semanas de probar todo con un mecanismo giratorio, desde batidoras de ensalada hasta batidoras de huevos y yo-yos, una noche Bhamla tuvo un momento eureka. “Recuerdo jugar con mi abuela, que me daba botones y cuerdas [to make a whirligig toy]. Lo puse en una cámara de alta velocidad y, para mi asombro, giraba a unas 12.000 rpm”.

Después de unos meses de creación de prototipos, crearon una centrífuga económica basada en papel capaz de alcanzar velocidades de hasta 125 000 rpm, lo que les permitió separar la sangre en menos de dos minutos. Todavía queda mucho por hacer, pero el equipo espera que este nuevo dispositivo se convierta en parte de su kit de diagnóstico básico. “Cuando queremos hacer diagnósticos en un lugar remoto sin electricidad, literalmente debajo de un árbol, debemos tener toda la infraestructura necesaria en una mochila”, dijo Bhamla.

Para un material tan simple, el papel está demostrando ser una herramienta extremadamente útil. Un equipo de la Universidad de Purdue también está aprovechando su versatilidad después de encontrar una manera de hacerlo resistente a los líquidos. El tratamiento actúa básicamente como una capa de teflón en una sartén, de modo que el papel no se puede mojar con aceite o agua. Al igual que el molinete de Bhamla, la inspiración surgió de la necesidad de utilizar herramientas de diagnóstico en áreas sin acceso a agua potable o electricidad. “El papel resulta ser de bajo costo, es fácil de fabricar, es liviano, es muy fácil de transportar”, dijo el líder del equipo, Ramsés Martínez.

(Arriba: centrífuga de papel de Stanford Medicine)

Cada hoja de papel tratado también viene con canales prácticamente invisibles que conducen a cámaras con reactivos específicos. “Se puede extraer una simple gota de sangre del paciente y luego ponerla en contacto con el dispositivo de papel, que puede distribuir automáticamente la sangre a través de los microcanales usando fuerzas capilares”, explicó Martínez. “La sangre llega a las zonas de prueba cargadas con reactivos capaces de proporcionar una medición cuantitativa, colorimétrica o electroquímica para una variedad de bioanalitos”. Hasta el momento, el equipo ha desarrollado reactivos para evaluar la malaria y la tuberculosis y, en colaboración con hospitales en Kenia, ahora está trabajando en el rastreo de toxinas, virus y deficiencias nutricionales.

Hacer frente a los cortes de energía

Por supuesto, el papel puede ser bueno para el diagnóstico de campo, pero los hospitales necesitan una tecnología más resistente. Para equipos a gran escala, un enfoque común para llevar dispositivos a los países en desarrollo es eliminar funciones innecesarias en las máquinas existentes, para hacerlas más baratas y fáciles de operar.

General Electric (GE) es una de las muchas empresas que ahora está descubriendo el mercado para estas innovaciones frugales. Fundamentalmente, la empresa está desarrollando nuevos productos teniendo en cuenta las condiciones en las que se utilizarán, incluidas formas de hacer frente a cortes de energía o fluctuaciones de voltaje, altas temperaturas, contaminación y uso intenso. Uno de sus dispositivos más exitosos es el Lullaby Baby Warmer, utilizado para ayudar a los bebés prematuros a adaptarse a la temperatura ambiente, que actualmente está disponible en más de 60 países. Puede que no sea tan barato como un dispositivo de papel pero, a $3000 por unidad, es un 70 % más barato que los modelos tradicionales. Este dispositivo tiene un tremendo potencial para salvar vidas. Quinientos bebés que nacen con bajo peso mueren cada hora, la mayoría de los cuales podrían evitarse simplemente manteniéndolos calientes.

(Arriba: Calentador de bebé Lullaby de GE Healthcare)

En otro intento por ayudar a los bebés prematuros, un equipo de la Universidad de Rice en Texas ha desarrollado un dispositivo de bajo costo para ayudar a los recién nacidos a respirar. “Lo desarrollamos en respuesta a una necesidad identificada por nuestros colaboradores pediatras que trabajan en el Hospital Central Queen Elizabeth en Blantyre, Malawi”, dijo la profesora de bioingeniería Rebecca Richards-Kortum. “Con el 18 % de los bebés que nacen demasiado pronto, Malawi tiene la tasa más alta de nacimientos prematuros. Más de la mitad de los bebés prematuros tienen dificultades para respirar porque sus pulmones están inmaduros”.

Los autores especulan que puede aumentar las tasas de supervivencia hasta en un 70 % en bebés prematuros con dificultades respiratorias

El dispositivo se puede construir por menos de $ 200, pero es capaz de los mismos niveles de presión que los que se usan en los países desarrollados. Además, debido a que solo utiliza componentes listos para usar, el mantenimiento es económico y fácil. Los autores especulan que puede aumentar las tasas de supervivencia hasta en un 70 % en bebés prematuros con dificultades respiratorias, lo que significa que solo en África tiene el potencial de salvar casi 200 000 vidas cada año.

Un tercer ejemplo de este tipo de enfoque es el trabajo realizado por el ingeniero biomédico Reece Stevens, mientras trabajaba con Engineering World Health (EWH), una organización especializada en el diseño y reparación de equipos médicos para entornos de bajos recursos. Después de trabajar como voluntario en un hospital en Ruanda, el estudiante experimentó de primera mano la frustración de no poder monitorear a los pacientes durante y después de los procedimientos quirúrgicos debido a la falta de equipo. “El hospital tenía muchos problemas con los pacientes que esperaban cirugías, ya que solo tenían cinco monitores de pacientes en funcionamiento para 400 camas”, dijo Stevens. “Sentí que este era uno de los mayores problemas que enfrentaba el hospital y quería hacer algo al respecto cuando volviera a casa”.

(Arriba: monitor de paciente FreePulse)

En respuesta a este problema, a Stevens se le ocurrió FreePulse, un dispositivo médico económico y fácil de usar con múltiples sondas para medir los niveles de oxígeno, el ritmo cardíaco y la presión arterial. “Nuestros primeros ensayos preclínicos se realizaron en Nepal este invierno y estoy muy satisfecho con los resultados”, dijo Stevens. "El objetivo es estar listo para un ensayo clínico completo en los próximos dos años, por lo que ahora se está desarrollando mucho producto en función de los datos que obtuvimos mientras estuvimos en Nepal".

Juguetes diseñados para hackear

Uno de los principales problemas que enfrentan los trabajadores de la salud en los países en desarrollo es qué hacer cuando el equipo se descompone y no hay nadie cerca para repararlo. En el mundo desarrollado, esto se soluciona fácilmente con una llamada telefónica al departamento técnico. Sin embargo, en medio de la nada, es posible que los trabajadores de la salud no tengan otra opción que intentarlo ellos mismos. Esto puede ser un proceso aterrador.

Para respaldar este enfoque, un equipo del MIT está desarrollando las herramientas básicas para fomentar los "retoques médicos" mediante el uso de juguetes. “Cuando usamos juguetes, se desmitifica el proceso de la tecnología médica. Puede que no tengas el coraje de hackear un dispositivo de $1,000, pero tienes el coraje de hackear algo que cuesta $5, y con un poco de ingenio, puede llegar a ser tan poderoso como un dispositivo de $1,000”, dijo José Gómez-Márquez en una entrevista para La próxima lista.

(Arriba: herramientas de bricolaje de MIT Little Device Lab)

El equipo ha creado una serie de kits para facilitar un poco el proceso de piratería. Los kits contienen suministros médicos, como jeringas, nebulizadores, inhaladores y parches, pero también vienen con artículos algo inesperados, como resortes, émbolos, compresores, basculantes sensores, zumbadores, temporizadores y bombas de bicicleta. “Fabricamos piezas para que cualquiera pueda fabricar su propia tecnología médica”, dijo Gómez-Márquez. Si estos kits ayudan a los médicos a tener más confianza para construir, modificar o reparar sus propios dispositivos, entonces el equipo siente que ha hecho su trabajo.

Por supuesto, los kits improvisados ​​como estos solo pueden lograr mucho. Lo importante es que este enfoque de reparación de equipos se traduce en los dispositivos duraderos que necesitan estos hospitales. Afortunadamente, ahora hay una comunidad vibrante y activa de científicos, ingenieros, médicos y piratas informáticos que trabajan en una variedad de proyectos, desde un dispositivo portátil para detectar problemas oculares hasta una forma confiable de desinfectar heridas abiertas. Además, algunas universidades, incluidas Stanford y MIT, así como EWH, han reconocido la necesidad de capacitar a la próxima generación de bioingenieros para que estén preparados para las situaciones que enfrentan los países en desarrollo. Como explicó el director de programas estudiantiles de EWH, Ben Fleishman, los voluntarios que trabajan con la organización médica aprenden a reparar equipos médicos y “se les anima a evaluar las necesidades de los hospitales que pueden satisfacerse mejor mediante un diseño innovador”.

“Necesitamos emocionar a la generación más joven y hacerles pensar en los desafíos de salud urgentes”, concluyó Bhamla de Stanford. “Es muy importante hacer que la gente piense en soluciones innovadoras para los grandes problemas de nuestra sociedad”.

Créditos de imagen: Universidad de Stanford, GE Healthcare, FreePulse, MIT Little Device Lab