Nuevos implantes cerebrales terapéuticos podrían eliminar la necesidad de cirugía

Las enfermedades cerebrales mortales y debilitantes a menudo requieren implantes quirúrgicos invasivos para administrar estimulación eléctrica, una terapia conocida por ralentizar el crecimiento tumoral o aliviar afecciones como el Alzheimer y la esclerosis múltiple. Sin embargo, la apertura del cráneo conlleva grandes riesgos, altos costos y largos tiempos de recuperación, lo que deja a muchos pacientes sin acceso a la neuromodulación. Los clínicos también enfrentan dificultades para colocar implantes en regiones profundas o delicadas del cerebro, especialmente cuando la enfermedad se manifiesta en múltiples sitios microscópicos. Ahora, los investigadores han desarrollado una alternativa mínimamente invasiva que utiliza diminutos implantes inalámbricos que se desplazan por el torrente sanguíneo y se implantan de forma autónoma en las regiones cerebrales objetivo para el tratamiento.

La tecnología, desarrollada en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA), utiliza dispositivos electrónicos microscópicos fabricados mediante procesos compatibles con CMOS en las instalaciones de MIT.nano. Cada dispositivo tiene aproximadamente una milmillonésima parte de la longitud de un grano de arroz y está construido con capas semiconductoras orgánicas entre finas películas metálicas. Antes de la inyección, los componentes electrónicos que flotan libremente se unen químicamente a células inmunitarias vivas, creando un híbrido capaz de viajar por el cuerpo. Las células camuflan la electrónica, lo que les permite evitar el ataque inmunitario y atravesar la barrera hematoencefálica intacta, un desafío importante para los tratamientos. En este estudio, los investigadores integraron los dispositivos con monocitos, que migran de forma natural hacia regiones inflamadas del cerebro.

En ratones, los diminutos implantes se identificaron con éxito y se autoimplantaron dentro de una región cerebral predeterminada después de una simple inyección en el brazo. El marcaje fluorescente confirmó que los híbridos atravesaron la barrera hematoencefálica intacta y se acumularon en el tejido correcto. Una vez colocados, los dispositivos se alimentaron de forma inalámbrica mediante ondas electromagnéticas del infrarrojo cercano, lo que permitió una neuromodulación localizada a micras del objetivo. Los resultados demostraron que los implantes podían influir en la inflamación cerebral y funcionar en zonas profundas del cerebro manteniendo una alta eficiencia de conversión de energía.

Los hallazgos, publicados en la revista Lab on a Chip, sugieren un amplio potencial para el tratamiento de enfermedades neurológicas que actualmente son difíciles o imposibles de abordar quirúrgicamente. Debido a que los híbridos célula–electrónica mantienen la integridad de la barrera cerebral y se integran de forma segura entre las neuronas, podrían permitir a los clínicos estimular o modular múltiples sitios tumorales microscópicos, incluidos cánceres agresivos como el glioma pontino intrínseco difuso.

Su pequeño tamaño permite la autoimplantación de millones de puntos de estimulación, diseñados con precisión para ajustarse a las regiones enfermas sin dañar el tejido circundante. Los investigadores también están explorando distintos tipos de células para dirigir los dispositivos hacia otros objetivos, así como la integración de circuitos para funciones de detección, retroalimentación y capacidades de neuronas sintéticas.

“Nuestros diminutos dispositivos electrónicos se integran a la perfección con las neuronas y coexisten con las células cerebrales, creando una simbiosis única entre el cerebro y la computadora”, afirmó Deblina Sarkar, autora principal. “Trabajamos con dedicación para emplear esta tecnología en el tratamiento de enfermedades neuronales donde los fármacos o las terapias convencionales fallan, para aliviar el sufrimiento humano e imaginar un futuro en el que los seres humanos puedan trascender más allá de las enfermedades y las limitaciones biológicas”.

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MIT