Pequeños dispositivos inalámbricos implantables podrían ayudar a reparar nervios y perder peso

La electrónica implantada puede estabilizar corazones, calmar temblores y curar las heridas, pero a un costo.

Estas máquinas son a menudo artilugios grandes y molestos con baterías y cables, que requieren cirugía para implantarse y, a veces, necesitan reemplazo. Eso está cambiando.

Ingenieros biomédicos revelaron bioelectrónica que puede hacer más en menos espacio, no requiere baterías e incluso puede disolverse cuando ya no se necesita.

“Se están realizando enormes avances en tecnología en este campo”, dice Shervanthi Homer-Vanniasinkam, un ingeniero biomédico en el University College de Londres.

Al hacer que sea más fácil vivir con la bioelectrónica, estos avances podrían ampliar su uso.

“Si se puede aprovechar esto, puede aportar un nuevo enfoque a la medicina más allá de los productos farmacéuticos”, dice Bernhard Wolfrum, experto en neuroelectrónica de la Universidad Técnica de Munich en Alemania.

“Hay mucha gente que se mueve en esta dirección”.

Uno es John Rogers, un científico de materiales de la Northwestern University en Evanston, Illinois, que está tratando de mejorar un dispositivo existente que los cirujanos utilizan para estimular la curación de los nervios periféricos dañados en pacientes con traumatismos.

Durante la cirugía, los médicos suturan los nervios cortados nuevamente y luego brindan una estimulación eléctrica suave colocando electrodos a cada lado de la reparación.

Pero como los cirujanos cierran las heridas lo antes posible para prevenir una infección, generalmente brindan este estímulo durante una hora o menos.

Rogers y sus colaboradores se preguntaron si podrían extender el tratamiento aprovechando los materiales electrónicos blandos, flexibles y solubles que desarrollaron hace unos años.

Utilizaron una mezcla de metales, semiconductores y polímeros para crear una bobina simple con dos electrodos.

La bobina fue diseñada para actuar como una antena, recogiendo los pulsos de radiofrecuencia transmitidos de forma inalámbrica desde el exterior del cuerpo y convirtiéndolos en pulsos eléctricos leves.

Rogers y su equipo implantaron los dispositivos en 25 ratas en las que cortaron el nervio ciático de una de las patas traseras y estimularon las terminaciones nerviosas durante 1 hora al día durante hasta 6 días.

La estimulación aceleró la curación del nervio en aproximadamente un 50% en comparación con los animales que no recibieron estimulación o solo una o algunos días la misma.

Y no hubo necesidad de volver a abrir las heridas para eliminar los gadgets. Los materiales se rompieron y se excretaron.

“Después de 21 días, el dispositivo ya no está, y no parece haber ningún efecto adverso” por degradación, dice Rogers.

“No hay duda de que hay una aplicación clínica potencial aquí”, dice Homer-Vanniasinkam.

Sin embargo, señala que antes de que los dispositivos electrónicos disolubles lleguen a las personas, los investigadores deberán confirmar que todos los materiales de los dispositivos se degradan de forma segura.

Xudong Wang, un experto en bioelectrónica de la Universidad de Wisconsin en Madison, está desarrollando dispositivos inalámbricos en miniatura que aprovechan una tecnología pionera para convertir el movimiento del cuerpo en corriente eléctrica.

En un estudio publicado en ACS Nano, un generador del tamaño de la punta de un dedo que emitía una corriente de diminutos pulsos eléctricos a las heridas en la piel de ratas aceleró la curación.

Wang describió generadores similares que imitan los electrodos implantados disponibles en el mercado para ayudar a los pacientes con obesidad a perder peso.

Estos dispositivos estimulan una rama del nervio vago, que se extiende desde el colon y el estómago hasta el tronco cerebral, ayudando a transmitir las señales de quedar satisfecho después de comer.

Los dispositivos disponibles son del tamaño de un marcapasos y contienen baterías que a menudo necesitan reemplazo, lo que requiere repetidas cirugías.

Wang y sus colegas querían ver si su dispositivo mucho más pequeño, que no requiere baterías, podría hacer el mismo trabajo.

Implantaron su dispositivo en la pared exterior del estómago de una rata, de modo que los movimientos del órgano durante la alimentación podrían impulsar el generador.

Wang informó que los animales con el generador comían a horas normales, pero menos que los animales de control.

Las ratas perdieron el 38% de su peso durante 18 días, momento en el cual su peso se estabilizó.

Jacob Robinson, un físico aplicado en la Universidad Rice de Houston, Texas, redujo aún más su estimulador implantable, al tamaño de un grano de arroz.

No es impulsado por el movimiento, sino por los pulsos de campo magnético emitidos desde el exterior del cuerpo, y está destinado a reemplazar los grandes estimuladores cerebrales que funcionan con baterías y que se utilizan para controlar los temblores en algunos pacientes con enfermedad de Parkinson.

En ratas con una versión de la enfermedad, Robinson implantó su dispositivo minúsculo en el núcleo subtalámico, la misma región del cerebro dirigida por dispositivos más grandes.

Los temblores de los animales desaparecieron y sus movimientos se normalizaron.

“Es muy alentador”, dice Rogers. Robinson y otros están dirigiendo sus estimuladores a áreas clínicas bien establecidas con una necesidad urgente de mejores dispositivos, señala.

“Tener un uso inmediato va a ser muy poderoso”, dice Rogers, porque podría ayudar a acelerar la aprobación de tales dispositivos por parte de los reguladores, y allanar su camino hacia los pacientes.

Fuente: Science Mag