La diálisis fue descrita por primera vez por Thomas Graham en 1854¹. Graham trabajó como químico en la Universidad de Glasgow aproximadamente al mismo tiempo que el médico Richard Bright describía las características clínicas y el diagnóstico de insuficiencia renal en Edimburgo. Graham preparó un recipiente con forma de campana que se muestra a continuación.

El extremo abierto de la campana estaba cubierto por una membrana creada a partir de una vejiga de buey. Llenó el recipiente en forma de campana con orina y lo suspendió dentro de un recipiente más grande, lleno de agua destilada.

Después de varias horas, se retiró el recipiente en forma de campana. El recipiente más grande se calentó para que el líquido del interior hirviera hasta sequedad. Graham mostró que el residuo en el recipiente más grande consistía principalmente en cloruro de sodio y urea, los componentes principales de la orina. Esto demostró que la urea había atravesado la membrana. Graham denominó a este proceso diálisis y propuso, junto con Richard Bright, que esto formaría la base de un tratamiento para la insuficiencia renal. Predijeron que se necesitarían alrededor de 60 años para desarrollar el proceso lo suficiente como para ser utilizado en pacientes.

Además de ser el primero en describir el proceso de separación de sustancias con una membrana semipermeable, Graham también fue el primero en separar coloides y cristaloides utilizando una membrana de pergamino². Graham se dio cuenta de que, para un tratamiento exitoso de la insuficiencia renal, las toxinas que se acumulan en la insuficiencia renal deberían eliminarse. Sería necesario comprender la tasa de producción de estas toxinas en el paciente y la tasa a la que pueden atravesar la membrana. Así que hizo muchas mediciones de las tasas de transferencia a través de la membrana para diferentes solutos. La ciencia de la adecuación de la diálisis se basa en una comprensión similar de la insuficiencia renal, la toxicidad urémica y la función de la membrana.

El desarrollo de lo que finalmente se convirtió en un hemodializador funcional fue el esfuerzo acumulativo de varios pioneros de la membrana. Las membranas de colodión (membranas de nitrocelulosa derivadas del algodón tratado con ácido sulfúrico, alcohol etílico, éter y acetato de etilo) proporcionaron los primeros dializadores de bajo flujo. Fick fue quizás el primero en usar membranas de colodión para separar selectivamente solutos de pequeño peso molecular (PM <5000) de la sangre a través del proceso de difusión en 1855³. Esto fue seguido poco después por la preparación de tubos de colodión y el proceso de fabricación para controlar el tamaño de los poros y permeabilidad al agua ⁴.

Si bien se realizaron importantes investigaciones con membranas artificiales, incluida la diálisis de sangre animal contra solución salina⁵ y una mayor caracterización de la función y estructura de la membrana6 entre 1880 y 1913, no fue hasta 1914 que Abel et al. desarrolló y probó el primer sistema de diálisis eficiente en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins⁷. Su aparato de “vivi-difusión” consistía en un dispositivo de filtrado hecho de tubos de trinitrato de celulosa (colodión) y una bureta adjunta que contenía una solución de hirudina obtenida de cabezas de sanguijuela utilizadas como anticoagulante. Ese mismo año, Hess y McGuigan recomendaron altos flujos sanguíneos para evitar la coagulación o la necesidad de anticoagulación⁸.

La primera hemodiálisis humana fue realizada en un paciente urémico por Haas en 1924 en la Universidad de Giessen en Alemania^9,10. Usó un dispositivo tubular hecho de colodión sumergido en una solución de dializado en un cilindro de vidrio. Haas pudo calcular que el nitrógeno no proteico total eliminado fue de 2.772 g. También mostró que la presencia de algunas sustancias urémicas en el dializado y que el agua se podía eliminar de la sangre. En 1928, utilizó por primera vez el anticoagulante, la heparina. En 1937 se produjo la primera membrana de hemodiálisis plana de celofán, que se produce de manera similar a la celulosa, pero disuelta en álcali y disulfuro de carbono¹¹. La solución resultante es extruida luego a través de una hendidura y se lava varias veces para obtener un material semipermeable transparente.

Willem Kolff de los Países Bajos fue uno de los primeros investigadores interesados ​​en el papel de los solutos tóxicos en la causa del síndrome urémico. En 1940, mientras se ocupaba de los heridos tras la invasión alemana de los Países Bajos, su interés por la insuficiencia renal aguda aumentó aún más y en 1943 introdujo el sistema de hemodiálisis de tambor giratorio con membranas de celofán y un baño de inmersión y la primera recuperación de una insuficiencia renal aguda. Se reportó paciente tratado con hemodiálisis^12,13. Este fue el comienzo de lo que se convertiría en una importante realidad clínica: la terapia de sustitución renal artificial.

Durante las décadas de 1940 y 1950 se produjeron mejoras significativas en el diseño de dializadores y equipos. Nils Alwall desarrolló un nuevo sistema con un riñón de tambor vertical estacionario y dializado circulante alrededor de la membrana¹⁴. También fue el responsable de aplicar presión hidrostática para lograr la ultrafiltración¹⁵. Kolff, a su vez, desarrolló el dializador de bobina utilizando una membrana tubular envuelta alrededor de un núcleo sólido para su uso con un sistema de suministro de líquido de diálisis de un solo paso¹⁶. A esto le siguió el dializador gemelo con vías sanguíneas gemelas, el primer hemodializador desechable. En 1960, Kiil desarrolló el dializador de placas que se podía volver a montar¹⁷. El sistema constaba de múltiples tableros de polipropileno que soportaban membranas celulósicas planas. Este riñón de flujo paralelo podría usarse sin una bomba de sangre debido a su baja resistencia.

Una nueva fase en la hemodiálisis clínica comenzó con la introducción de la derivación AV de Quinton y Scribner en 1960¹⁸. Utilizaron tubos de silastic equipados con puntas de teflón en la arteria radial y la vena cefálica en la muñeca o la arteria tibial posterior y la vena safena en el ángulo como una derivación arteriovenosa. Los dos tubos terminaron en acoplamientos expandidos para facilitar la conexión. Esta derivación proporcionó por primera vez la circulación continua de la sangre cuando el paciente no estaba conectado a la máquina, eliminando eficazmente la coagulación y proporcionó un fácil acceso para la hemodiálisis repetida a largo plazo, abriendo la puerta a la terapia de reemplazo renal crónica.

El siguiente avance significativo en el acceso vascular se produjo a finales de la década de 1960, cuando Cimino y Brescia describieron por primera vez su fístula arteriovenosa nativa para el acceso vascular crónico¹⁹. Estas fístulas generalmente se crean mediante una anastomosis de vena a arteria de extremo a lado. Una fístula A-V nativa madura es, con mucho, el acceso vascular más seguro y duradero para la hemodiálisis.

Los principales desarrollos en las últimas cuatro décadas se relacionaron con mejoras en la biocompatibilidad de membranas y el diseño de dializadores, control volumétrico, sistemas de monitoreo sofisticados que brindan holguras en línea, diálisis isotérmica, membranas de alto flujo y modalidades convectivas como hemofiltración y hemodiafiltración.

Referencias

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P/N 102544-01S Rev B 02/2023