Termodinámica de la mezcla estáticaaplicaciones médicas y medio ambientales

Abstract

Antecedentes: Desde la década de los ochenta se ha intentado desarrollar dispositivos de infusión intravenosa para la administración óptima de fármacos y poder controlar la concentración en sangre o en el órgano diana. Para lograrlo se han explorado tres posibles caminos: las bombas de infusión asistidas por ordenador, o Target Controlled lnfusion (TCI); procedimientos manuales, o Manually Controlled lnfusion (MCI), que emulan lo que hacen las bombas, y el control de la infusión mediante sistemas físicos de mezcla estática, o Physically Controlled lnfusion (PhCI), siendo esta última alternativa un método no empleado por estar poco estudiado. Actualmente podemos considerar aclarados los mecanismos de mezcla, pero no la influencia, sobre estos mezcladores, de la cámara de aire dentro del contenedor tal y como hasta ahora se han utilizado. Objetivo: El fin general es el estudio de la influencia de las variables termodinámicas en el comportamiento de los dispositivos de mezcla estática cuando estos contienen dos fases: líquida y gaseosa. Material y métodos: Se diseñaron y realizaron experimentos de gravimetría continua, a densidad constante, para cuantificar los cambios de peso y volumen provocados en los mezcladores por las variaciones en las presiones estática y dinámica del sistema de infusión. Terminada esta fase experimental se desarrollaron procedimientos de calibrado del mezclador, entendido como un picnómetro, para poder trabajar con exclusión absoluta de la fase gaseosa, y poder evaluar las variaciones de la densidad en el transcurso de la mezcla. Resultados: Para las diversas modificaciones de la presión, sin variación de la densidad, se obtuvieron curvas de peso con comportamiento cinético de orden uno. En los experimentos de picnometría se midieron las variaciones de la densidad con el tiempo, resultando también un comportamiento cinético de orden uno, pero no acorde al modelo teórico planteado. Discusión: Termodinámicamente se ha clasificado el sistema como isotérmico, con la fase gaseosa con comportamiento de gas ideal. Se comprobó la existencia de influencias por la existencia de la fase gaseosa, y se evaluaron sus implicaciones físicas y clínicas, planteando las condiciones necesarias para el diseño y desarrollo de dispositivos para la administración intravenosa de fármacos con control físico de la infusión. Un hecho que queda evidenciado es que la hipótesis, asumida desde el principio y por todos los investigadores, de que estos sistemas trabajan en estado estacionario queda claramente en entredicho al no ser concordantes las exponenciales de peso y volumen que se obtienen en los experimentos picnométricos. Se ha de ahondar con nuevos experimentos en lo que claramente se evidencia; estos dispositivos trabajan en estado pseudo-estacionario, y no es la concentración la única variable que se modifica, sino que también varía la densidad. Conclusiones: Se ha demostrado la influencia que tiene en la cinética de mezcla la existencia de la fase gaseosa y la necesidad de excluirla. Estos dispositivos trabajan en estado pseudoestacionario, y se ha de estudiar en profundidad la disociación del comportamiento de la concentración y de la densidad, así como su proceder cuando la mezcla es de varios solutos y la disolución multicomponente.