Una investigación llevada a cabo por un equipo de trabajo de la Universidad de Lund y la Universidad de Gotemburgo ha permitido desarrollar de manera exitosa unos electrodos orgánicos temporales que pueden integrarse perfectamente en sistemas biológicos. El estudio abre una nueva vía de investigación para el futuro en el campo de la bioelectrónica aplicada a su implantación y extracción en el cuerpo sin recurrir a la cirugía. Los avances logrados, metodología y resultados del trabajo se han publicado en 'Nature Communications'.
La electroterapia supone un método para el tratamiento médico de diferentes patologías que utiliza corrientes eléctricas con el fin de estimular los tejidos y el sistema nervioso del paciente. Habitualmente este procedimiento se emplea para dolencias crónicas como la enfermedad de Parkinson o el trastorno del ritmo cardíaco. Sin embargo, también presenta un importante campo de aplicación en diferentes enfermedades no crónicas, como podría ser el cáncer y las lesiones del sistema nervioso, en los cuales la electroterapia podría resultar muy beneficiosa.
Al ser bioabsorbibles evitan la necesidad de extirpación quirúrgica después de la mejora en la enfermedad
El principal reto que implica la adopción de este tipo de tratamientos estriba en la necesidad de realizar una cirugía para colocar los electrodos metálicos necesarios. De esta manera, la implantación en tejidos sensibles del cuerpo -por ejemplo, el cerebro- supone abordar un procedimiento muy complejo. Los electrodos de este proyecto, por su parte, al ser bioabsorbibles evitan la necesidad de extirpación quirúrgica después de la mejora en la enfermedad. Una característica esencial para su utilización en tratamientos no crónicos, en los que se venía demandando métodos de implantación mínimamente invasivos y materiales autodegradables.
En esta línea, la técnica desarrollada por estas universidades consiste en inyectar una solución de nanopartículas en el tejido mediante una aguja del tamaño de un cabello humano. “Estas partículas, compuestas de pequeñas cadenas moleculares (polímeros), luego se autoorganizan en una estructura conductora y se integran con las células del cuerpo”, aclara Roger Olsson, profesor de Biología Química y desarrollo de fármacos para la Universidad de Lund, quien también ocupa un puesto de dirección en un laboratorio de química de la Universidad de Gotemburgo.
“Demostramos que estos electrodos blandos desencadenan una respuesta celular controlada en el cerebro”
En concreto, el procedimiento consiste en colocar electrodos bioabsorbibles con un módulo de corte compatible con el cerebro (nanopartículas dispersas en agua en el cerebro) en el área objetivo utilizando un capilar. Tras lo cual, un módulo auxiliar opcional hace crecer dendritas a partir de la estructura conductora instalada para incrustar neuronas sin problemas y modificar las propiedades de volumen del electrodo. “Demostramos que estos electrodos blandos desencadenan una respuesta celular controlada en el cerebro cuando transmiten estímulos externos y que los materiales biocompatibles no muestran daño tisular después de la bioresorción”, explica.
En este campo de trabajo, ya se habían llevado a cabo varias estrategias para diseñar electrodos que pudieran conectarse perfectamente a las estructuras del sistema nervioso en animales. La mayoría depende de señales externas, como energías eléctricas, sustancias químicas (incluidas las proteínas) o ingeniería genética. En este trabajo pionero del equipo de investigadores, se formaron polímeros conductores dentro del cerebro de peces cebra vertebrados. Este animal posee características evolutivas conservadas, que van desde la estructura cerebral burda hasta el comportamiento. Así, la escala de su aplicación a animales más grandes y humanos es posible de acuerdo con el desarrollo tradicional de fármaco.
Los hallazgos alientan una mayor investigación de la bioelectrónica orgánica temporal para tratamientos no crónicos ensamblados in vivo
“Nuestro trabajo integra naturalmente la electrónica con los sistemas biológicos, lo que abre posibilidades para terapias para enfermedades no crónicas, que son difíciles de tratar. En el estudio utilizamos el pez cebra, un modelo excelente para estudiar electrodos orgánicos en las estructuras cerebrales”, concluye Martin Hjort, investigador de la Universidad de Lund y primer autor del estudio.
Lo más destacado de la investigación es el ámbito de desarrollo que estos electrodos tienen en enfermedades no crónicas. Los hallazgos alientan una mayor investigación de la bioelectrónica orgánica temporal para tratamientos no crónicos ensamblados in vivo. Esto resultaría importante, por ejemplo, en la electroterapia de tumores sólidos, especialmente en el cerebro, como el glioblastoma. Además, los electrodos que se forman cubren áreas más grandes que los electrodos metálicos que se vienen utilizando en la actualidad, lo que puede llevar a que el tratamiento resulte más eficaz.