Evelyn C. Ayala24/marzo/2026
Millones de glóbulos rojos recorren cada rincón del cuerpo humano, incluso en el tejido enfermo de cáncer. De hecho, un tumor puede generar su propia red de vasos sanguíneos para alimentarse y crecer con mayor rapidez. Por ello, escuchar con precisión el milimétrico movimiento de la sangre es una pista crucial para obtener un diagnóstico certero y un tratamiento efectivo.
Si bien la física ha desarrollado la ecografía Doppler para registrar el flujo sanguíneo, calibrar los equipos médicos destinados a esta tarea es un reto constante: la sangre es un tejido vivo, complejo de manipular y propenso a la coagulación. Ante este desafío, un grupo de investigación en el que participó el Instituto de Física (IFUNAM), ideó una “receta” para crear un líquido tan similar a la sangre que se puede utilizar para garantizar mediciones exactas en el hospital.
“Una de mis áreas de interés son los parámetros vasculares especialmente en cáncer porque los tumores tienen un mecanismo que es que antes de que crezca la masa necesitan proveer de nutrientes a las células, entonces propician la generación de vasos sanguíneos y por lo tanto aumenta el flujo sanguíneo, entonces si se monitorea cómo crece la vascularización puedes saber la malignidad del tumor y eso ayuda a definir tratamientos médicos”, explicó Lizbeth Ayala.
Los detalles de la fórmula se encuentran en el artículo “Characterization of Blood-Mimicking Fluids for Quantitative Flow Imaging with Ultrasound”, publicado en la revista Ultrasound in Medicine & Biology, en abril del año pasado. En el estudio colaboraron Lizbeth Ayala, investigadora del IFUNAM (antes de la Universidad de Wisconsin-Madison); Cristel Baiu, Laura Castaneda, Mehdi Zeighami e Ivan Rosado, de la Universidad de Wisconsin-Madison; y Raul Esquivel, del IFUNAM.
El aparato que el personal médico desliza por la piel del paciente es un transductor. Es un dispositivo médico que funciona como emisor y receptor de ondas sonoras inaudibles que, al rebotar en los órganos, regresan para ser traducidas en pantalla como imágenes clínicas. Sin embargo, cuando rebotan en algo que se está moviendo, como los glóbulos rojos de la sangre, ocurre el “efecto Doppler”.
Este fenómeno es un cambio en la frecuencia del sonido que le permite al equipo calcular la velocidad y la dirección del flujo sanguíneo. Sucede, por ejemplo, cuando la sirena de una ambulancia se escucha más grave cuando se aleja y más aguda cuando se acerca.
“Captamos los ecos que generan los glóbulos rojos que se mueven en la sangre, eliminamos los ecos del tejido, que normalmente son más fuertes, y nos quedamos con la información de los glóbulos rojos y la podemos transformar en color que nos dice para dónde se va el flujo, en este caso es rojo y azul, pero podemos ser aún más específicos y realmente medir la velocidad de los glóbulos rojos”, dijo la investigadora.
Seguir el movimiento de los glóbulos rojos requiere una precisión milimétrica y esto obliga a que los equipos pasen por procesos de calibración constantes, asegurando que las mediciones sean un reflejo fiel de lo que sucede en tiempo real en los vasos sanguíneos. La única forma de lograrlo es simular el flujo sanguíneo en un sistema de laboratorio tan similar al cuerpo humano que el ecógrafo no pueda distinguir entre la actividad sanguínea real y la sintética.
Como toda receta, se requieren utensilios y recipientes específicos, por eso, el grupo de investigación creó un maniquí, es decir, un dispositivo de acrílico transparente diseñado para imitar las características del tejido del cuerpo humano y el movimiento de la sangre en el sistema circulatorio.
“Es una cajita que tiene un tubo por donde hacemos pasar este fluido que emula la sangre. Sí hay características especiales como el material del que va rodeado el tubo para que tenga propiedades acústicas semejantes a las del tejido. O sea que si yo veo una imagen del tejido, los tonos de gris que veo en la imagen van a ser semejantes si veo la imagen en este material. Eso se llama material tejido-equivalente”, explicó Ayala. Tanto el recipiente como el tubo son tejido-equivalentes para evitar interferencias.
La sangre no solo está compuesta de glóbulos rojos; en su mayoría tiene plasma y también glóbulos blancos, agua y otras sustancias que la hacen tener cierta viscosidad, por lo que conseguir una fórmula perfectamente igual a la sangre, no es trivial.
Según explica la investigadora, los intentos previos de usar sangre real en pruebas de laboratorios fallaron debido a su degradación cuando ésta tiene contacto con el aire. Además, hacerlo así conlleva regulaciones éticas y de manejo de residuos biológicos. Más recientemente, en 1998, surgió una fórmula estándar (utilizada en todo el mundo desde 2001, bajo la norma IEC 61685), pero es cada vez más compleja de reproducir por la baja disponibilidad de sus ingredientes.
Esta nueva propuesta, en la que colaboró Ayala, no solo es más accesible sino también demostró tener las propiedades acústicas necesarias para que los equipos médicos midan el flujo sanguíneo tal y como ocurre dentro del cuerpo humano. Aunque Ayala y su grupo no emularon cada uno de los componentes de la sangre, sí realizaron una mezcla que lograra la textura, la densidad y, por lo tanto, las propiedades acústicas de la sangre real.
Para imitar los glóbulos rojos se utilizaron partículas de nylon tan diminutas que solo pueden medirse en la escala micrométrica (la milésima parte de un milímetro), mucho más delgadas que un cabello.
“Los glóbulos rojos humanos son de siete micras de diámetro pero nosotros usamos partículas de nylon de 5 micras. Y usamos una base de fluido que hicimos con agua, glicerol y dextrano para darle viscosidad, que son cadenas de polímeros de azúcar, entonces, dependiendo del largo de la cadena es el peso molecular; las que usaban en el estándar son de 500 kilodaltons (unidad de masa que mide el peso molecular) y las que venden son más cortitas, de 150”, dijo Ayala.
Además, se requiere de un surfactante que, de acuerdo con la investigadora, es una especie de jabón añadido con el fin de disolver otros materiales como polvos. “El surfactante que se usaba en el estándar (Synperonic) ya no se vende porque es tóxico para el ambiente. A lo largo de todos estos años hay gente que ha hecho nuevas formulaciones del fluido y muchos no medían las nuevas propiedades porque asumían que permanecían en un rango aceptable”, contó.
Luego de revisar exhaustivamente la literatura científica disponible, detectaron que cambiando el peso molecular del dextrano, cambiaba entonces la viscosidad de la solución. Así que el grupo de investigación preparó tres formulaciones con agua destilada, partículas de nylon y ligeros cambios en el surfactante.
La primera usó glicerol y dextrano con bajo peso molecular (menor viscosidad) para saber cómo afecta la viscosidad a las imágenes. La segunda y la tercera fueron hechas con dextrano de mayor peso molecular y un surfactante diferente de la fórmula estándar, conocido en la industria como Synperonic A7.
Con la segunda observaron el comportamiento de las partículas de nylon, y con la tercera, comprendieron el impacto de la flotabilidad de las partículas de nylon en las propiedades acústicas del flujo sanguíneo. La receta ganadora fue la segunda, que mostró tener las propiedades buscadas.
Finalmente, los investigadores evaluaron las propiedades acústicas de los tres tipos de fluido y una solución salina extra con la que inicialmente comprobaron que el equipo de ecografía Doppler no detecta alguna otra sustancia a menos que tenga las características específicas de la “sangre de laboratorio”.
“Una de las propiedades más importantes es el coeficiente de retrodispersión porque como la imagen está formada por ecos, este coeficiente nos dice qué tanta de la energía que mandamos con el transductor de ultrasonido va a regresar en un eco para formar la imagen, entonces, que tenga muy alto el coeficiente de retrodispersión quiere decir que me va a dar mucha señal, voy a ver muy blanco, y con la sangre no vemos eso, y si me da mucha señal diferente a la de la sangre, pues no se parece a la sangre”, explicó Ayala.
Adicionalmente, analizaron las sustancias por medio del ultrasonido por contrastes, es decir, con y sin microburbujas añadidas que aumentan o disminuyen la señal acústica, respectivamente. “Si pruebas con solución salina te da una señal tan grande en esta modalidad de imagen que no podrías ni medir, se satura, como decimos, es súper brillante. Y en cambio con los fluidos que preparamos ves el canal bien definido”, dijo Ayala.
Sustituir Synperonic N con Synperonic A7 no solo permite que la “receta” sea más fácil de replicar en cualquier laboratorio sino que se pueda usar un material biodegradable, lo que quiere decir que podrá descomponerse de forma natural en el ambiente.
Actualmente, Lizbeth Ayala ha sido invitada a colaborar con el grupo de trabajo internacional que se encuentra en la búsqueda de una receta mundial fácilmente replicable y que cumpla con altos estándares, para que cada vez más hospitales cuenten con un fluido que permita calibrar con precisión los equipos médicos de los que dependen millones de diagnósticos y tratamientos.
