Un vendaje avanzado con inteligencia artificial y terapias personalizadas aceleraría la cicatrización de las heridas

Un vendaje inteligente denominado a-Heal demostró acelerar la cicatrización de heridas en pruebas preclínicas, según un informe de IEEE Spectrum. Este dispositivo, desarrollado por un equipo multidisciplinario liderado por Marco Rolandi en la Universidad de California Santa Cruz, utiliza inteligencia artificial para monitorizar el proceso de curación y administrar tratamientos personalizados, logrando una regeneración de la piel mayor en comparación con métodos tradicionales.

El vendaje a-Heal surge como respuesta a la necesidad de mejorar la atención de heridas, especialmente en contextos donde la recuperación rápida es crucial, como en lesiones de combate. El profesor de ingeniería eléctrica e informática, Rolandi explicó que “la motivación inicial fue reducir el tiempo de curación de heridas de combate en un 50%”.

A diferencia de los vendajes convencionales, que aplican un enfoque uniforme sin considerar las particularidades de cada herida, a-Heal integra monitoreo, diagnóstico y tratamiento en un solo sistema, adaptándose a las necesidades específicas de cada lesión.

Cómo funciona: inteligencia artificial y tratamiento personalizado

El funcionamiento de a-Heal se basa en la combinación de monitoreo fotográfico, algoritmos de aprendizaje automático y administración de terapias. El dispositivo, diseñado para encajar en un vendaje comercial de colostomía, incorpora una cámara que toma imágenes de la herida cada dos horas.

Estas imágenes se envían de forma inalámbrica a un módulo de inteligencia artificial denominado ML Physician, que analiza el estado de la herida y determina si el proceso de curación avanza adecuadamente o si requiere intervención.

Rolandi detalló en la revista científica que el algoritmo compara cada imagen con datos de entrenamiento y decide en qué etapa se encuentra la herida, así como la necesidad de aplicar tratamientos para acelerar la curación.

Dicho sistema puede activar dos tipos de terapias: estimulación eléctrica para reducir la inflamación o administración de fluoxetina, un fármaco que promueve el crecimiento tisular. El dispositivo utiliza un actuador bioelectrónico compuesto por un cuerpo cilíndrico de silicona con ocho reservorios —cuatro para estimulación eléctrica y cuatro para fármacos— conectados a la herida mediante un hidrogel.

La administración de tratamientos se realiza a través de iontoforesis, lo que permite un control preciso de la dosis al medir la corriente de moléculas terapéuticas que ingresan al lecho de la herida.

El algoritmo ML Physician implementa una estrategia de líder-seguidor: una parte del sistema, Deep Mapper, genera una imagen ideal de la herida completamente curada, y los controladores de aprendizaje profundo ajustan la cantidad de tratamiento para acercar la herida real a ese modelo ideal.

Asimismo, la estimulación eléctrica se aplica inicialmente y, cuando la probabilidad de que la herida permanezca en la fase inflamatoria desciende al 40%, el sistema cambia automáticamente a la administración de fármacos.

Resultados experimentales y eficacia del sistema

Las pruebas iniciales de a-Heal se realizaron en cerdos, cuya piel presenta similitudes con la humana, según Min Zhao, profesor de dermatología en la Universidad de California Davis Health. Los resultados mostraron que el 50% de la herida tratada con el dispositivo se cubrió con nuevas células cutáneas, frente al 20% en el grupo de control. Además, uno de los genes asociados a la inflamación, la interleucina 1 beta, se redujo en un 61% en las heridas tratadas.

Geoffrey Gurtner, cirujano y profesor en la Universidad de Arizona y Stanford, destacó la innovación del sistema: “No conozco a nadie que haya usado información fotográfica en combinación con un sistema de actuación en bucle cerrado de este tipo”.

En cambio, Zhao señaló que “aunque el tamaño de la muestra es bajo y aún no es estadísticamente significativo, es positivo ver mejoras consistentes en la epitelización y la calidad de la curación”.

El dispositivo se utilizó durante los primeros siete días de un experimento de 22 días, aunque las heridas no se cerraron completamente al final del periodo. Gurtner consideró que el efecto observado es modesto y expresó interés en ver estudios con muestras más amplias y seguimiento hasta el cierre total de las heridas.

Limitaciones y retos actuales

A pesar de los resultados alentadores, el abordaje presenta limitaciones importantes. El tamaño de la muestra fue reducido y los datos obtenidos no alcanzan significación estadística. Además, el dispositivo solo se probó en animales, por lo que su eficacia y seguridad en humanos aún no se evaluó.

Rolandi explicó en IEEE Spectrum que el equipo optó por tratar las heridas solo durante la fase inicial de curación, ya que intervenir en ese momento suele tener mayor impacto, y la realización de ensayos preclínicos extensos en animales resulta compleja.

Otra limitación señalada es la falta de datos sobre el desempeño del sistema en diferentes tonos de piel humana, ya que la versión actual del dispositivo no fue diseñada para ensayos clínicos en personas.

Perspectivas futuras con próximos pasos

El equipo de investigación planea simplificar y mejorar el diseño de a-Heal, que actualmente requiere un mes de fabricación. Actualmente desarrollan una versión flexible del dispositivo, conscientes de la necesidad de adaptarlo para un uso más amplio y práctico.

Con la publicación de sus hallazgos en Biomedical Innovations, el grupo liderado por Marco Rolandi reconoció que aún queda un largo camino por recorrer para perfeccionar el vendaje inteligente y ampliar su impacto en la medicina regenerativa.