Ondas sonoras en el cerebro
En el futuro, los fármacos podrían administrarse específicamente en el cerebro, lo que podría aumentar su eficacia y reducir sus efectos secundarios
Investigadores de la ETH de Zúrich han demostrado por primera vez que es posible dirigir microvehículos a través de los vasos sanguíneos del cerebro de ratones mediante ultrasonidos. Confían en que, con el tiempo, se consigan tratamientos capaces de administrar fármacos con precisión milimétrica.
Los tumores cerebrales, las hemorragias cerebrales y las enfermedades neurológicas y psicológicas suelen ser difíciles de tratar con medicamentos. E incluso cuando se dispone de fármacos eficaces, éstos suelen tener efectos secundarios graves porque circulan por todo el cerebro y no sólo por la zona que deben tratar. Ante esta situación, los investigadores tienen grandes esperanzas de poder ofrecer algún día un enfoque más específico que permita administrar medicamentos en lugares muy concretos. Para ello, están desarrollando minitransportadores que puedan guiarse por el denso laberinto de los vasos sanguíneos.
Investigadores de la ETH de Zúrich, la Universidad de Zúrich y el Hospital Universitario de Zúrich han conseguido por primera vez guiar microvehículos a través de los vasos sanguíneos del cerebro de un animal mediante ultrasonidos.
Ultrasonidos en lugar de magnetismo
Frente a otras tecnologías de navegación alternativas, como las basadas en campos magnéticos, los ultrasonidos ofrecen ciertas ventajas. Daniel Ahmed, catedrático de Robótica Acústica de la ETH de Zúrich y supervisor del estudio, explica: "Además de utilizarse ampliamente en el campo médico, los ultrasonidos son seguros y penetran profundamente en el cuerpo".
Para su microvehículo, Ahmed y sus colegas utilizaron microburbujas llenas de gas y recubiertas de lípidos, las mismas sustancias de las que están hechas las membranas celulares biológicas. Las burbujas tienen un diámetro de 1,5 micrómetros y actualmente se utilizan como material de contraste en la obtención de imágenes por ultrasonidos.
Como han demostrado ahora los investigadores, estas microburbujas pueden guiarse a través de los vasos sanguíneos. "Como estas burbujas, o vesículas, ya están aprobadas para su uso en humanos, es probable que nuestra tecnología se apruebe y utilice en tratamientos para humanos más rápidamente que otros tipos de microvehículos actualmente en desarrollo", afirma Ahmed. El Consejo Europeo de Investigación ERC le concedió una subvención de inicio en 2019 para su proyecto de investigación y desarrollo de esta tecnología.
Otro beneficio de las microburbujas guiadas por ultrasonidos es que se disuelven en el cuerpo una vez que han hecho su trabajo. Cuando se utiliza otro enfoque, los campos magnéticos, los microvehículos tienen que ser magnéticos, y no es fácil desarrollar microvehículos biodegradables. Además, las microburbujas desarrolladas por los investigadores de la ETH Zurich son pequeñas y suaves. "Esto nos facilita guiarlas por capilares estrechos", afirma Alexia Del Campo Fonseca, estudiante de doctorado del grupo de Ahmed y autora principal del estudio.
A contracorriente
En los últimos años, Ahmed y su grupo han trabajado en el laboratorio para desarrollar su método de guiar microburbujas por vasos estrechos. Ahora, en colaboración con investigadores de la Universidad de Zúrich y el Hospital Universitario de Zúrich, han probado este método en vasos sanguíneos del cerebro de ratones. Los investigadores inyectaron las burbujas en el sistema circulatorio de los roedores, donde son arrastradas por el torrente sanguíneo sin ayuda externa. Sin embargo, los investigadores consiguieron utilizar ultrasonidos para mantener las vesículas en su sitio y guiarlas por los vasos cerebrales en dirección contraria al flujo sanguíneo. Los investigadores lograron incluso guiar las burbujas a través de vasos sanguíneos enrevesados o hacerlas cambiar de dirección varias veces para dirigirlas hacia las ramificaciones más estrechas del torrente sanguíneo.
Para controlar los movimientos de los microvehículos, los investigadores también fijaron cuatro pequeños transductores en el exterior del cráneo de cada ratón. Estos dispositivos generan vibraciones ultrasónicas que se propagan por el cerebro en forma de ondas. En determinados puntos del cerebro, las ondas emitidas por dos o más transductores pueden amplificarse o anularse mutuamente. Los investigadores guían las burbujas mediante un sofisticado método de ajuste de la salida de cada transductor individual. Las imágenes en tiempo real muestran en qué dirección se mueven las burbujas.
Para crear las imágenes de este estudio, los investigadores utilizaron microscopía de dos fotones. En el futuro, también quieren utilizar los propios ultrasonidos para obtener imágenes y planean mejorar la tecnología de ultrasonidos con este fin.
En este estudio, las microburbujas no llevaban medicamentos. Los investigadores querían demostrar primero que podían guiar los microvehículos por los vasos sanguíneos y que esta tecnología es adecuada para su uso en el cerebro. Ahí es donde hay aplicaciones médicas prometedoras, como en el tratamiento del cáncer, los accidentes cerebrovasculares y las afecciones psicológicas. El siguiente paso de los investigadores será fijar moléculas de fármaco al exterior de la carcasa de la burbuja para su transporte. Quieren mejorar todo el método hasta que pueda utilizarse en humanos, con la esperanza de que algún día sirva de base para el desarrollo de nuevos tratamientos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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