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El primer ventilador de turbina para pacientes con Covid-19, testado con éxito en un modelo animal

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El prototipo ha mostrado su fiabilidad no solo para la ventilación mecánica, sino también en la fase de paso a la ventilación espontánea y como soporte adicional ventilatorio durante la recuperación.

El primer prototipo de ventilador de turbina bi-nivel para la ventilación controlada por presión en pacientes afectados por Covid-19, el Acute-19, desarrollado por investigadores españoles, acaba de superar con éxito la fase de validación en un modelo animal en la Universidad CEU Cardenal Herrera de Valencia. Este último paso es imprescindible para su uso en humanos, por lo que podrá iniciarse muy pronto la terapia en pacientes que requieren ventilación mecánica por complicaciones respiratorias a causa de la enfermedad Covid-19.

La validación en modelo animal se ha realizado con éxito hasta últimas horas de la noche en el Hospital Clínico Veterinario de la CEU UCH, por el equipo formado por el catedrático de esta Universidad y Jefe del Servicio de Anestesiología, José Ignacio Redondo, el profesor Jaime Viscasillas, Jefe del Área de Grandes Animales, y Álvaro Gutiérrez, miembro de este Servicio, junto a los anestesiólogos José Miguel Alonso, del Hospital La Fe y líder del proyecto, y Miguel Casañ, del Hospital General de Castellón, y con el ingeniero Damià Rizo, de Darimo Carbon SL, uno de los creadores de este ventilador.

Tras el diseño y montaje del prototipo y su testado en distintos modelos de simulación respiratoria, el respirador de turbina de presión bi-nivel para ventilación invasiva Acute-19 ha mostrado en las pruebas realizadas hasta anoche en la CEU UCH su eficacia y fiabilidad para la ventilación en un modelo animal sano y en un modelo animal con patología de distrés respiratorio inducida. Según explica el profesor de Anestesiología Veterinaria de la CEU UCH, José Ignacio Redondo, “durante el testado en modelo animal del prototipo Acute-19 hemos estado evaluando tres aspectos: la mecánica respiratoria, el intercambio gaseoso y los parámetros hemodinámicos. La validación se ha realizado con ovejas anestesiadas, monitorizando la espirometría y todas las constantes vitales de forma no invasiva. En la prueba en modelo animal, se han analizado los datos de la mecánica ventilatoria mediante un sensor de flujo, así como los datos gasométricos, hemodinámicos y de oxigenación, mostrando la eficacia y seguridad del prototipo Acute-19”.

Según destaca el profesor de Veterinaria de la CEU UCH, “los resultados durante el testado animal han superado las expectativas del equipo: el prototipo ha mostrado fiabilidad no solo durante la ventilación mecánica, sino también en la fase de paso a la ventilación espontánea, o fase de destete. Además, hemos validado también el modelo Acute-19 en modo CPAP, es decir, como soporte adicional ventilatorio durante la fase de recuperación de los pacientes, en la que necesitan ayuda para respirar de forma espontánea, por lo que se podrá utilizar también fuera de las UCIs y para dar soporte ventilatorio a pacientes no intubados”.

Primer ventilador de turbina, validado en la CEU UCH

Acute-19 es el único ventilador de turbina de estas características que ha podido desarrollarse y validarse en España en un modelo animal durante el periodo de confinamiento decretado el 14 de marzo. Existen varios equipos en España, tanto de empresas como de centros de investigación, que han desarrollado modelos de ventiladores de ambú, o balón manual mecanizado, o con compresor de gas comprimido, para insuflar oxígeno al paciente. Pero el funcionamiento de los ventiladores de turbina, como Acute-19, es mejor en términos de estabilidad de flujo de gas que el de los que funcionan con otros sistemas motrices. A diferencia de otros ventiladores que se están desarrollando, el Acute-19 está basado en una turbina que incorpora un conjunto de sensores y actuadores para regular de forma exacta la presión de salida de aire que se envía al paciente, permitiendo ajustar los parámetros de presión inspiratoria y espiratoria, frecuencia respiratoria y relación inspiración-espiración.

A estas características diferenciales, se suma ahora el hecho de que todavía muy pocos equipos han superado la fase de testado en modelo animal de sus prototipos. “Por estos motivos, con esta validación en la CEU UCH hemos dado un paso adelante muy importante para que el modelo Acute-19 pueda empezar a producirse para paliar la necesidad actual de ventiladores adecuados para pacientes con Covid-19”, destaca el profesor José Ignacio Redondo.

Próxima fase clínica

El equipo del proyecto Acute-19 comienza ahora la fase clínica, con un estudio previo observacional en pacientes sin patología respiratoria, en el Hospital Universitario La Fe de Valencia, liderado por el anestesiólogo del Hospital Universitario La Fe de Valencia José Miguel Alonso, director del proyecto, con la colaboración de los especialistas en anestesiología y reanimación, miembros del equipo Acute-19, Guido Mazzinari, Óscar Díaz, Jorge Puchol y María Pilar Argente. Alonso destaca también la sencillez de diseño y eficiencia de los ventiladores basados en turbinas, cuyos componentes se pueden obtener con facilidad: “Son importantes ventajas en relación a su fabricación y desarrollo, por lo que esperamos comenzar su producción en breve y ponerla a disposición de todo aquel que necesite producirlos en cualquier lugar del mundo, mediante un sistema de ‘open source’ o código abierto en la web del proyecto http://acute19.com/.

Este diseño del prototipo Acute-19, ahora testado, ha sido desarrollado por un equipo multidisciplinar formado por José Ramírez Paz, de la Universidad de Córdoba; Damià Rizo Morant, de Darimo Carbon S.L.; Pedro Alonso Pérez, de Tecnikoa 3d Filaments S.L.; y José Miguel Alons Íñigo, director del Grupo de Expertos en Terapias no Invasivas VMNI CR Valencia.

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Girolando, la mejor alternativa para la producción lechera en climas cálidos

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Con una producción promedio de 5.000 litros de leche durante 305 días bajo el calor del clima tropical, estas terneras presentan una mayor resistencia y adaptación al entorno, lo que aumenta sus tasas de supervivencia. Estas cualidades las destacan en un país donde la cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %. Las terneras Girolando pueden producir en promedio 5.000 litros de leche durante 305 días en climas cálidos. Fotos: Felipe Argoty, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

En Colombia la producción lechera afronta una crisis marcada por los altos costos tanto de los insumos importados utilizados por la industria como de los alimentos concentrados para el ganado, además de factores como la tendencia al bajo consumo en el mercado y el encarecimiento de las tierras en zonas tradicionales de ganadería, entre otros, situación que ha obligado a los productores a buscar nuevas alternativas que permitan mantener la rentabilidad del negocio y reducir las pérdidas.

Foto. La cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %

Cerca del 80 % de la producción de leche proviene de animales con composición genuina en su genética, escenario en el que resaltan las terneras Girolando, una raza que toma y supera lo mejor del cruzamiento entre la productividad de la Holstein y la rusticidad de la Gyr, lo que les permite adaptarse a altas temperaturas, ser más tolerantes a parásitos y poderse pastorear en condiciones adversas, características que las convierten en la mejor opción para climas tropicales como los de Tolima, Valle del Cauca, Magdalena Medio y los Llanos Orientales y la Costa Caribe, en donde han demostrado un rendimiento superior.

En la industria lechera la etapa más crítica es la cría de las terneras, ya que es cuando los animales dependen de una adecuada alimentación y cuidados especiales para asegurar su supervivencia y óptimo desarrollo. Además de ser costosa, esta fase se asocia con altos índices de mortalidad, en particular por problemas de nutrición.

Ante este problema, durante su Maestría en Ciencias Agrarias en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el zootecnista Luis Felipe Argoty López evaluó mediante tres experimentos alternativas para mejorar la rentabilidad durante la cría, con dietas menos costosas pero con el aporte nutricional necesario para evitar problemas de crecimiento y desarrollo, clave en la crianza de reemplazo, cuando preparan a las terneras para que se conviertan en futuras vacas lecheras que renueven el hato y mantengan la productividad del sistema.

Foto. En Colombia cerca del 50 % de la producción de leche proviene de cruces de toros y cebús.

El Estudio

En la investigación se analizó el crecimiento y desarrollo ruminal (ingesta de alimento sólido) de 19 terneras Girolando F1 con edades entre 14 y 22 meses, en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias, municipio de Guacarí (Valle del Cauca).

Para el trabajo se hicieron 3 grupos de animales con sendos tratamientos. A los del primer grupo (grupo control) se le suministraron 4 litros de leche al día, repartidas en dos tomas, y concentrado comercial; al segundo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento experimental; y al tercer grupo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento comercial. A todos los tratamientos se les suministró pasto pangola y agua a voluntad.

Sobre el alimento experimental, el investigador explica que “hicimos ajustes dentro de la proteína, la pusimos un poco más disponible dentro de la dieta de las terneras, usamos soya, maíz, algunos cereales, premezclas, un promotor de crecimiento ruminal y lo que utilizan todos los alimentos concentrados, porque el reto era hacer un concentrado experimental similar en composición al comercial, pero con algunas mejoras”.

Foto. El estudio se realizó con 19 terneras en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias (Valle del Cauca)

También recolectó muestras de sangre cada 15 días, para analizar metabolitos como proteína, albúmina, globulinas, calcio, betahidroxibutirato (BHB) y cortisol. Así mismo evaluó parámetros biométricos como edad, peso, circunferencia, altura, ganancia de peso, consumo promedio y conversión alimenticia. Cada variable evaluada se analizó estadísticamente a través de un modelo mixto de medidas repetidas.

Aunque en la ganancia de peso los resultados no arrojaron diferencias significativas entre los tratamientos, entre muestreo sí las hubo y se evidenció que la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal.

También se evidenció que “la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal”.

Foto. Con la raza Girolando se puede obtener una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas

El investigador destaca que, “este indicador sugiere que las terneras están desarrollando su rumen de forma óptima, lo cual es esencial para una digestión eficiente, y en última instancia para su futura capacidad de producir leche”.

También se registraron bajos niveles de cortisol en la sangre, una hormona que se libera en respuesta al estrés y puede afectar el crecimiento y la salud general del animal. Altos niveles de este indican que las terneras están experimentando estrés, lo que puede influir negativamente en su sistema inmunológico y reducir su capacidad de aprovechar nutrientes, afectando el desarrollo del rumen y la futura producción de leche.

“Si logramos que más productores opten por razas como la Girolando, tendríamos una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas, cuya adaptación a nuestras condiciones es limitada”, anota el magíster.

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