Material trasplantable eléctricamente activo podría tratar lesiones del cerebro y de la médula espinal

Las lesiones del sistema nervioso central (SNC), resultantes de un traumatismo en el cerebro o la médula espinal, afectan a millones de personas en todo el mundo y son unas de las enfermedades más difíciles de tratar. Tras una lesión traumática del SNC, la capacidad del organismo para regenerar las neuronas dañadas se ve obstaculizada por un desequilibrio de factores de crecimiento, señales de orientación y señales inhibidoras, lo que retrasa la recuperación neuronal y da lugar a malos resultados clínicos. Aunque los tratamientos como la estimulación eléctrica, la orientación topológica y la administración de factores de crecimiento son prometedores, es necesario un enfoque más integral para abordar de forma eficaz las lesiones del SNC.

Los investigadores han desarrollado ahora un nuevo material compuesto que favorece el crecimiento de las células madre neuronales, lo que ofrece la posibilidad de aplicarlo en tratamientos dirigidos a las lesiones del SNC y las enfermedades neurodegenerativas. Fabricado a partir de celulosa y partículas piezoeléctricas, este compuesto es sostenible y posee propiedades que podrían ayudar a reparar los daños en el cerebro y la médula espinal. Además de tratar lesiones traumáticas, también podría aplicarse a enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson.

El nuevo material trasplantable eléctricamente activo, creado por investigadores de la Universidad de Bath (Bath, Reino Unido) y la Universidad de Keele (Keele, Reino Unido), podría mejorar significativamente las perspectivas de recuperación para pacientes con lesiones que cambian la vida o condiciones neurodegenerativas. Este compuesto de celulosa piezoeléctrica 3D, descrito en un artículo de investigación publicado en Cell Reports Physical Sciences, se puede utilizar como un "andamio" personalizado para entregar con precisión células madre neuronales (NSC) a los sitios de la lesión, promoviendo la reparación y regeneración efectiva de las neuronas y los tejidos circundantes esenciales para la recuperación. El material compuesto está compuesto de celulosa y partículas piezoeléctricas de niobato de sodio y potasio (KNN). Los implantes de andamio creados a partir de él se asemejan a tubos pequeños, similares al papel y pueden personalizarse para cada paciente. Una característica clave del potencial clínico del compuesto es su multifuncionalidad y el uso de celulosa, un componente estructural sostenible y ampliamente disponible que se encuentra en plantas y algas.

Creado a través de un proceso llamado fundición por congelación direccional, la estructura del material está optimizada para guiar el crecimiento celular en una dirección específica, como ocurre en la médula espinal. Este diseño ayuda a las células a reparar y reconectar el tejido dañado por lesiones traumáticas y a restaurar las vías eléctricas para la transmisión de señales desde el cerebro. Además, el material es poroso, permitiendo espacio para que nuevas células crezcan naturalmente en la estructura, simulando la red tridimensional que se encuentra en el cuerpo. También es biodegradable por enzimas, lo que significa que puede disolverse dentro del cuerpo una vez que ha completado su función. Lo más importante es que las micropartículas de cerámica poseen propiedades piezoeléctricas, que generan cargas eléctricas cuando se someten a tensión o se mueven, lo que proporciona la estimulación necesaria para que las células madre crezcan.

La combinación de estas propiedades y su capacidad para estructurar el andamio hacen que este material sea ideal para entregar células madre neurales y apoyar su crecimiento y diferenciación en células neuronales funcionales requeridas para la reparación y recuperación. El equipo de ingenieros, químicos y neurocientíficos cree que el material tiene el potencial de crear nuevos tratamientos destinados a restaurar las funciones motoras, sensoriales o cognitivas en personas con lesiones del sistema nervioso central o enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson. Los futuros desarrollos del compuesto y los implantes implicarán pruebas de biocompatibilidad y eficacia, una mayor optimización de los materiales y métodos de fundición por congelación, la ampliación de la fabricación y la búsqueda de aprobación regulatoria.

“Se trata de un biomaterial innovador que tiene el potencial de redefinir las perspectivas de recuperación de lesiones del sistema nervioso central o enfermedades neurodegenerativas. Ofrece la esperanza de que en el futuro se puedan aplicar tratamientos que ayuden a los pacientes a recuperar funciones cruciales que les cambian la vida”, dijo la Dra. Hamideh Khanbareh, profesora titular en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Bath. “También ofrece a los médicos la posibilidad de crear herramientas terapéuticas para tratar afecciones de este tipo y establece una nueva clase de biomateriales versátiles que combinan señales mecánicas, eléctricas y biológicas.