Diseñan dispositivo implantable e inalámbrico para administrar terapia fotodinámica a células cancerosas

Investigadores de EE. UU., Reino Unido y Corea del Sur han diseñado un dispositivo optoelectrónico implantable inalámbrico que puede administrar de forma eficaz terapia fotodinámica (TFD) a células cancerosas.

Dirigido por Sung Il Park en la Universidad de Texas A&M, el equipo mostró cómo su dispositivo podría usarse para tratar tumores en cualquier parte del cuerpo de manera confiable, utilizando iluminación dirigida con precisión.

A diferencia de la quimioterapia, que a menudo se administra junto con la cirugía pero que puede provocar efectos secundarios tóxicos, la TFD se dirige específicamente a las células cancerosas y minimiza el daño al tejido sano circundante.

La TDF implica la administración de un fármaco fotosensible, que preferentemente es captado y retenido por las células cancerosas.

Este fotosensibilizador luego se activa mediante la irradiación con luz de una longitud de onda específica, lo que hace que libere especies reactivas de oxígeno que matan las células cancerosas circundantes.

La principal dificultad a la que se enfrenta esta técnica radica en la capacidad de enviar luz de manera efectiva al fotosensibilizador, que a menudo se encuentra en las profundidades del cuerpo.

Si bien los avances en la tecnología inalámbrica permiten que la luz se envíe de forma remota desde dispositivos implantables, todavía es difícil producir luz que se dirija específicamente al fotosensibilizador, lo que lleva a niveles bajos de activación.

Además, la aplicación clínica de la TFD se ha visto limitada por la falta de métodos para controlar la respuesta del tumor y ajustar la dosis de luz en consecuencia.

Para superar estos problemas, el equipo de Park ha diseñado un dispositivo LED inalámbrico de bajo consumo para la activación de fotosensibilizadores.

El funcionamiento del dispositivo se basa en DeepLabCut (DLC), un algoritmo que estima las poses de los animales que se mueven libremente en tiempo real, y una plataforma de simulación de luz/térmica Monte Carlo que simula las respuestas de los fotosensibilizadores a la luz que reciben.

Con esta combinación de software, Park y sus colegas demostraron cómo los dispositivos implantables pueden adaptarse a las respuestas de tumores individuales.

Según el tamaño de un tumor y el fotosensibilizador utilizado para tratarlo, demostraron cómo se pueden optimizar los dispositivos personalizados para producir una combinación adecuada de fuentes de luz y longitudes de onda para maximizar la activación del fotosensibilizador.

Los investigadores evaluaron el rendimiento del dispositivo utilizando modelos de cáncer colorrectal en ratones, lo que produjo una disminución de hasta el 76 % en el volumen del tumor después de cinco días de tratamiento continuo con TDF de longitud de onda dual.

Con base en estos resultados, ahora han establecido un nuevo conjunto de pautas para la entrega efectiva de TDF.

A largo plazo, el equipo espera que su trabajo cree una plataforma que podría mejorar las capacidades de seguimiento del cáncer fuera de las instalaciones de laboratorio y hospital cuidadosamente controladas.

Además, podría ayudar a prevenir la reaparición de tumores ubicados en cualquier parte del cuerpo, mejorando significativamente la calidad de vida de las personas que viven con muchos tipos diferentes de cáncer.

Fuente: Nature