Reparación de una lesión de la médula espinal con un soporte de nanoingeniería estimulado
La médula espinal es una frágil estructura cilíndrica formada por células y nervios que transmite información desde el encéfalo al resto del organismo. Cualquier lesión o daño en la médula espinal puede conllevar que este flujo de información se interrumpa, parcial o totalmente, razón por la cual las lesiones de la médula espinal (LME) pueden tener consecuencias desastrosas. Quizá aún más grave sea el hecho de que el sistema nervioso central tenga una capacidad de regeneración muy reducida, lo que implica que las opciones de tratamiento de una LME sean limitadísimas. Sin embargo, gracias a investigaciones como las que se llevan a cabo en el marco del proyecto NeuroStimSpinal, financiado con fondos europeos, esto podría empezar a cambiar. En el proyecto se está creando un soporte de ingeniería de tejido neuronal que, mediante la combinación de señales topográficas fibrosas y porosas, imita la morfología de la médula espinal nativa. «Nuestro objetivo es extirpar la zona lesionada de la médula espinal y sustituirla por nuestro soporte, lo que permitirá a las neuronas restablecer la comunicación», explica Paula Marques, investigadora de la Universidad de Aveiro y coordinadora del proyecto NeuroStimSpinal.
Conductividad eléctrica y biocompatibilidad del grafeno
Los soportes de ingeniería de tejidos son una herramienta fundamental en medicina regenerativa, ya que proporcionan un marco estructural para la adhesión celular y el ulterior desarrollo tisular. No obstante, el problema consiste en encontrar el material idóneo para ello. Según Marques, el grafeno es uno de los materiales con mayor potencial para su uso en la regeneración de LME. «El grafeno es un nanomaterial de carbono con propiedades extraordinarias, con el que nuestro grupo de investigación lleva trabajando y desarrollando diferentes tipos de aplicaciones desde hace más de quince años», explica la investigadora. Gracias a esas actividades, Marques observó dos propiedades básicas del grafeno: la conductividad eléctrica y la biocompatibilidad. «Estas propiedades llamaron nuestra atención a la hora de desarrollar biomateriales que se pudieran estimular eléctricamente», agrega Marques. Dado que el tejido neuronal de la médula espinal responde a la electricidad, Marques contempló la posibilidad de investigar el empleo de soportes de grafeno para tratar LME. Y así es como surgió el proyecto NeuroStimSpinal.
Aplicación de un estímulo eléctrico al biomaterial
El primer problema que tuvo que abordar el equipo del proyecto fue encontrar un biomaterial que se pudiera combinar con grafeno y crear así una estructura tridimensional (3D). «Uno de los socios del proyecto había desarrollado un método para extraer una matriz extracelular de grasa animal —observa Marques—. Esta matriz natural proporciona diferentes estímulos bioquímicos, que permiten a las células reconocer el entorno; un primer paso importante para lograr la regeneración de los tejidos». A continuación, los investigadores estudiaron cómo aplicar una estimulación eléctrica al biomaterial. «El gran reto consistía en asociar primero la matriz extracelular con el grafeno de una forma que fuera fácilmente reproducible y que no introdujera ningún tipo de toxicidad en el material, para después aplicar una corriente eléctrica longitudinal a través de él», destaca Marques.
Un dispositivo implantable para regenerar tejidos nerviosos en pacientes con LME
Los investigadores efectuaron pruebas con células embrionarias nerviosas y, de este modo, corroboraron que estas células progenitoras, que aún no están totalmente diferenciadas en presencia de esta estructura 3D, pueden diferenciarse en neuronas. Las neuronas son las principales células a partir de las que crecen los axones: fibras nerviosas largas y delgadas que conectan las neuronas entre sí para comunicarse a lo largo de la médula espinal. «Esto demuestra el potencial para crear un dispositivo funcional implantable compuesto por un soporte hecho con grafeno y una matriz extracelular que, junto con la estimulación eléctrica, pueda regenerar tejido nervioso en pacientes con LME», concluye Marques. Marques confía en que los hallazgos científicos del proyecto NeuroStimSpinal constituyan un pilar sólido sobre el que se puedan erigir futuros proyectos y, en último término, mejorar aún más la capacidad para tratar LME.
Palabras clave
NeuroStimSpinal, médula, médula espinal, soporte, neuronas, soporte de nanoingeniería estimulado, grafeno, regeneración nerviosa, dispositivo implantable, lesiones de la médula espinal
