Biotecnología Una aguja ultrafina para llevar medicamentos al cerebro

Un grupo de investigadores desarrolla un sistema miniaturizado que podría utilizarse para tratar enfermedades neurológicas que afectan a regiones específicas del cerebro. El sistema también podría medir los efectos de los medicamentos sobre grupos de neuronas.

Una aguja ultrafina para llevar medicamentos al cerebro
Una aguja ultrafina para llevar medicamentos al cerebro M. Scott Brauer (MIT)

Investigadores del MIT han desarrollado un sistema miniaturizado que puede llevar a regiones concretas del cerebro pequeñas cantidades de medicamento de tan solo un milímetro cúbico. Esta dosificación directa al objetivo podría permitir tratar enfermedades que afectan a circuitos cerebrales muy específicos, sin afectar a las funciones normales del resto del cerebro, según informa MIT News.

Utilizando este aparato, que consiste en varios tubos que llevan una aguja tan fina como un cabello humano, los investigadores pueden hacer llegar una o más medicinas al fondo del cerebro, con un control muy preciso sobre cuánta cantidad se está proporcionando y a dónde se dirige. En un estudio con ratas, han descubierto que podían llevar directamente al objetivo dosis de una droga que afecta a la función motora de los animales. "Podemos inocular cantidades muy pequeñas de múltiples medicamentos comparadas con las que tomamos ahora vía intravenosa u oral, y también podemos provocar cambios de conducta a través de una infusión de medicamento", afirma Canan Dagdeviren, autor principal del estudio, publicado hace unos daños en la revista Science Traslational Medicine. "Creemos que este pequeñísimo microaparato podría suponer un avance en la comprensión de las enfermedades cerebrales, así como facilitarnos nuevas formas de llevar biofármacos y colocar biosensores en el cerebro", afirma Robert Langer, coautor del trabajo. 


El sistema proporciona un control muy preciso sobre cuánta cantidad se está proporcionando y a dónde se dirige

Las medicinas utilizadas para tratar las enfermedades cerebrales suelen interferir con los neurotransmisores o en los receptores celulares que interacciones con ellos. Algunos ejemplos son la L-dopa, un precursor de la dopamina utilizado en el tratamiento del párkinson, y el Prozac, utilizado para subir los niveles de serotonina en pacientes con depresión. Sin embargo, estas medicaciones pueden tener efectos secundarios porque actúan en todo el cerebro. “Uno de los problemas de las drogas que afectan al sistema nervioso central es que no son específicas, y si las tomas por vía oral van a todas partes. El único modo de limitar la exposición es llevar esa droga sólo a un milímetro cúbico del cerebro, y para hacer eso, tienes que tener cánulas extremadamente pequeñas", afirma Michael Cima, que también participa en la investigación. 


El dispositvo puede dispensar con precisión uno o más medicamentos
El dispositvo puede dispensar con precisión uno o más medicamentos M. Scott Brauer (MIT)

El equipo del MIT desarrolló una cánula miniaturizada (un tubo fino que se usa para inocular medicamentos), que podría dirigirse a áreas muy pequeñas. Utilizando técnicas de microfábrica, los investigadores construyeron tubos con diámetros de unos 30 micrómetros y longitudes de como mucho 10 centímetros. Estos tubos tienen en su interior agujas de acero inoxidable con un diámetro de 150 micras. "El aparato es muy estable y robusto, y puedes colocarlo donde te interese", afirma Dagdeviren. Los investigadores conectaron las cánulas a pequeñas bombas que podían implantarse bajo la piel. Utilizándolas, han demostrado que pueden llevar pequeñas dosis (cientos de nanolitros) a los cerebros de ratas. En un experimento, llevaron una droga llamada muscimol a una región cerebral llamada sustancia negra (Substantia nigra), que se localiza al fondo del cerebro y ayuda a controlar el movimiento. Estudios anteriores habían demostrado que el muscimol induce síntomas similares a los del párkinson. Los investigadores pudieron generar esos efectos, lo que incluía estimular a las ratas para girar continuamente en la dirección del reloj, utilizando su aguja miniaturizada. Y también han demostrado que pueden parar esta conducta parkinsoiniana llevando una dosis de salino a través de un canal distinto, que elimina la droga suministrada anteriormente. 

El único modo de limitar los efectos secundarios es llevar esa droga sólo a un milímetro cúbico del cerebro

“Dado que el aparato puede personalizarse, en el futuro podremos tener distintos canales para medicamentos distintos, o para llevar luz, o para localizar tumores o enfermedades neurológicas como el Parkinson o el Alzheimer", afirma Dagdeviren. Este aparato podría también facilitar nuevos tratamientos potenciales para enfermedades neurológicas conductuales, como las adicciones o los trastornos obsesivos compulsivos, que podrían ser causados por disfunciones específicas en la forma en que se comunican las distintas partes del cerebro entre sí. "Incluso si los científicos y los clínicos pueden identificar una molécula terapéutica para tratar las enfermedades neuronales, sigue estando el problema de cómo hacer llegar la terapia a las células adecuadas - aquellas más afectadas. Porque el cerebro tiene una estructura tan compleja, que necesitamos urgentemente nuevas formas de hacer llegar los medicamentos o los agentes terapéuticos relacionados", afirma Ann Graybiel, profesora del MIT y coautora del paper.

El sistema también puede ayudar a monitorizar los cambios en la actividad eléctrica de las neuronas después de la medicación


Los investigadores también han demostrado que pueden incorporar un electrodo a la punta de la cánula, y que éste se puede usar para monitorizar los cambios en la actividad eléctrica de las neuronas después de la medicación. Actualmente, están trabajando para adaptar este aparato y que se pueda utilizar para medir los cambios químicos o mecánicos que tengan lugar en el cerebro después del tratamiento. Las cánulas se pueden fabricar en casi cualquier longitud y anchura, lo que hace posible que se puedan adaptar a cerebros de diferentes tamaños, incluidos los humanos. 


Antonio Chiocca, neurocirujano en jefe y director del Departamento de Neurocirugía en el Brigham and Women Hospital, que no ha participado en este estudio, afirma: “Esta investigación nos da experimentos de prueba de concepto, en modelos animales, demuestra que un aparato pequeño y miniaturizado puede implantarse con seguridad en el cerebro y darnos control de la actividad eléctrica y la función de una neurona o pequeños grupos de ellas. El impacto de esto podría ser importante en enfermedades focales del cerebro, como el Parkinson",

Referencia: Miniaturized neural system for chronic, local intracerebral drug delivery (Science Translational Medicine) | Fuente: MIT News



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