Estimulación eléctrica por electrodos nanoestructurados para tratar el ictus
El ictus isquémico constituye la segunda causa de discapacidad y es el resultado de la aparición de coágulos de sangre en las arterias que reducen el flujo sanguíneo de oxígeno al cerebro. A pesar de que los costes sanitarios anuales en Europa relacionados con esta afección ascienden a 64 100 millones de euros, aún no existe un tratamiento clínico con un criterio de valoración predecible. Para corregir esta situación, el proyecto NeuPES, financiado con fondos europeos mediante las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana) (MSCA), investigó el potencial de la estimulación eléctrica en la recuperación tras un ictus. La clave del éxito del método aplicado por el proyecto es el diseño estructural de electrodos (véase la foto más arriba) a nivel nanomolecular.
La superioridad del desorden frente a la sencillez
José Miguel García Martín, investigador principal de NeuPES e investigador científico del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas, explica lo siguiente: «Mediante una combinación de ingeniería y neurobiología, hemos desarrollado, caracterizado y probado electrodos nanoestructurados de titanio, oro y platino en forma de grupos de nanocolumnas inclinadas. La ventaja de estas nanoestructuras, en comparación con los electrodos de película delgada, es una superficie mayor que mejora las propiedades eléctricas, esto es, menor impedancia y mayor capacidad de inyección de carga». Pero sus beneficios no se limitan a unas capacidades eléctricas mejores. El equipo fabricó las nanocolumnas mediante una deposición en ángulo rasante con pulverización catódica de magnetrón(se abrirá en una nueva ventana), siendo esta última una técnica respetuosa con el medio ambiente ampliamente utilizada en la industria, de tal modo que cabe la posibilidad de ampliar el método. Además, «debido a la mayor superficie de los electrodos nanoestructurados —explica Sahba Mobini, beneficiaria de una beca de investigación individual MSCA— al suministrar la carga deseable al sistema, evitamos reacciones farádicas irreversibles responsables de la erosión del electrodo, la electrólisis y la producción de subproductos tóxicos». Los electrodos nanoestructurados también pueden suministrar más carga al sistema (aumento de la corriente) dentro de un rango potencial seguro, en comparación con películas delgadas sencillas del mismo metal. Estas características son fundamentales tanto en aplicaciones «in vitro» como «in vivo» para aplicar una estimulación bien definida, efectiva y segura.
Ampliación del modelo para la investigación neurobiológica
A partir de estos resultados, el equipo diseñó un dispositivo miniaturizado compatible con sistemas de obtención de imágenes para la estimulación eléctrica «in vitro» de células. Esto beneficia la investigación neurobiológica donde los recursos como células y factores de crecimiento normalmente no abundan y es necesario múltiples replicaciones para los experimentos y obtener imágenes «in situ». Usando el modelo de ictus, las células isquémicas recibieron estimulación eléctrica en un entorno de laboratorio. Se observó un aumento significativo en la expresión de dos proteínas, sinaptofisina y betatubulina, lo que indica la existencia de plasticidad neuronal(se abrirá en una nueva ventana). Esto significa que el cerebro puede adaptarse a un nuevo entorno, ya que una mayor neuroplasticidad podría presagiar la capacidad del cerebro para recuperarse después de un ictus. «Aunque los resultados son prometedores, es necesario llevar a cabo más replicaciones de los experimentos», añade Mobini. El proyecto terminó cuatro meses antes de lo planeado, ya que Mobini obtuvo cuatro años de financiación para un proyecto por parte del Programa de Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid(se abrirá en una nueva ventana). En el marco del nuevo proyecto, donde se da continuidad a los objetivos de NeuPES, se ha construido un sistema de envejecimiento acelerado «in vitro». «Este podría usarse para predecir la vida útil de los electrodos nanoestructurados después de su implantación», explica García-Martín. «En NeuPES se aseguró la propiedad intelectual de esta invención en la Oficina Española de Patentes y Marcas y estamos buscando socios industriales. Además, trabajamos ahora en la redacción de un artículo científico que se publicará próximamente», concluye García-Martín.
