La nanotecnología ha mostrado mucho potencial para el tratamiento de muchas enfermedades. Es más, ya empezó a usarse para estimular al cerebro con fines terapéuticos. Mediante la implementación de nanopartículas en el cerebro se puede estimular directamente las neuronas con técnicas de ultrasonido. Estas nanopartículas estimulan al cerebro de manera precisa y controlada, y sin los molestos cables.

Hasta ahora, la estimulación cerebral se ha basado en impulsos eléctricos utilizando la técnica llamada estimulación cerebral profunda (DBS, por sus siglas en inglés). La DBS implica la implantación quirúrgica de un dispositivo que envía pulsos eléctricos a regiones específicas del cerebro. Estos impulsos eléctricos ayudan a regular los neurotransmisores anormales que contribuyen a los síntomas de la enfermedad. Esta tecnología ha sido usada para tratar a pacientes con enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson, la epilepsia y la enfermedad de Alzheimer.

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Aunque la DBS es bastante segura, hay algunos efectos secundarios, entre los que se incluyen las náuseas y los cambios en el humor. También hay algunos riesgos asociados con el procedimiento, como infecciones, hemorragia y daño cerebral. Por lo tanto, antes de someterse a un procedimiento de DBS, los pacientes deben discutir los riesgos y los beneficios con su médico.

Pero, por fortuna, en la actualidad se están desarrollando aplicaciones novedosas de la nanotecnología para estimular el cerebro con fines terapéuticos que son más seguras y menos invasivas.

Estimulación del cerebro con nanopartículas y ultrasonido

Una de las técnicas recientes para estimulación cerebral utiliza nanopartículas piezoeléctricas que se activan a través de ráfagas de ultrasonido. Esta técnica ha demostrado ser muy prometedora ya que no usa cables para estimular el cerebro.

A esta nueva técnica la desarrollaron investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang de la República de Corea y del Instituto de Tecnología de Georgia en los EE. UU. Las nanopartículas piezoeléctricas son de bromuro de potasio recubiertas con óxido nítrico, un material que les permitió atravesar la barrera hematoencefálica (BBB). Esta barrera es una red de células apretadas dentro de los vasos sanguíneos del cerebro, que impide el paso de toxinas y patógenos no deseados.

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Estas nanopartículas se probaron tanto en una placa de Petri como dentro de ratones vivos. En ambos casos, cuando a las partículas las golpearon con pulsos de ultrasonido, liberaron el óxido nítrico, lo que les permitió cruzar la BHE. También producían electricidad, gracias a la fuerza de la onda sonora, estimulando las células a su alrededor.

De hecho, en ratones que tenían la enfermedad de Parkinson, los investigadores informan que estas partículas aliviaron los síntomas de la enfermedad sin causar una toxicidad manifiesta.

Si bien la estimulación cerebral profunda tiene importantes ventajas, como ayudar a reducir los síntomas de enfermedades psiquiátricas como la depresión, el trastorno obsesivo-compulsivo, la esquizofrenia y la enfermedad de Parkinson, también tiene desventajas. Entre ellas destacan los efectos secundarios, como dolor de cabeza, fatiga, náuseas, mareos, calambres musculares y problemas de sueño. Además, dicha técnica no siempre es efectiva para todos los pacientes. Por lo tanto, un método sin cirugía para administrar pulsos eléctricos al cerebro podría hacer que el tratamiento esté más disponible con un riesgo significativamente menor.

Referencias:

Deep brain stimulation by blood–brain-barrier-crossing piezoelectric nanoparticles generating current and nitric oxide under focused ultrasound: https://doi.org/10.1038/s41551-022-00965-4

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